Questões ENEM de Química - Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday.

   As pilhas recarregáveis, bastante utilizadas atualmente, são formadas por sistemas queatuam como uma célula galvânica, enquanto estão sendo descarregadas, e como célulaeletrolítica, quando estão sendo recarregadas. 

   Uma pilha é formada pelos elementos níquel e cádmio e seu carregador deve forneceruma diferença de potencial mínima para promover a recarga. Quanto maior a diferença depotencial gerada pelo carregador, maior será o seu custo. Considere os valores de potencialpadrão de redução dessas espécies:

                                Ni²⁺ (aq) + 2 e⁻ ⇌ Ni (s)               E° = −0,230 V

                                Cd²⁺ (aq) + 2 e⁻ ⇌ Cd (s)             E° = −0,402 V 

Teoricamente, para que um carregador seja ao mesmo tempo eficiente e tenha o menor preço, a diferença de potencial mínima, em volt, que ele deve superar é de

Algumas moedas utilizam cobre metálico em sua composição. Esse metal, ao ser exposto ao ar úmido, na presença de CO₂, sofre oxidação formando o zinabre, um carbonato básico de fórmula Cu₂(OH)₂CO₃, que é tóxico ao homem e, portanto, caracteriza-se como um poluente do meio ambiente. Com o objetivo de reduzir a contaminação com o zinabre, diminuir o custo de fabricação e aumentar a durabilidade das moedas, é comum utilizar ligas resultantes da associação do cobre com outro elemento metálico.
A propriedade que o metal associado ao cobre deve apresentar para impedir a formação de zinabre nas moedas é, em relação ao cobre,

Estudos mostram o desenvolvimento de biochips utilizados para auxiliar o diagnóstico de diabetes melito, doença evidenciada pelo excesso de glicose no organismo. O teste é simples e consiste em duas reações sequenciais na superfície do biochip, entre a amostra de soro sanguíneo do paciente, enzimas específicas e reagente (iodeto de potássio, KI), conforme mostrado na imagem.

Após a adição de soro sanguíneo, o fluxo desloca- -se espontaneamente da esquerda para a direita (ii) promovendo reações sequenciais, conforme as equações 1 e 2. Na primeira, há conversão de glicose do sangue em ácido glucônico, gerando peróxido de hidrogênio:

Equação 1

C₆H₁₂O₆ (aq) + O₂ (g) + H₂O (l) C₆H₁₂O₇ (aq) + H₂O₂ (aq)

Na segunda, o peróxido de hidrogênio reage com íons iodeto gerando o íon tri-iodeto, água e oxigênio.

Equação 2

2 H₂O₂ (aq) + 3 l⁻ (aq) → I₃⁻ (aq) + 2 H₂O (I) + O₂ (g)

GARCIA, P. T. et al. A Handheld Stamping Process to Fabricate Microfluidic Paper-Based Analytical Devices with Chemically Modified Surface for Clinical Assays. RSC Advances, v. 4, 13 ago. 2014 (adaptado).

O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é

Grupos de pesquisa em todo o mundo vêm buscando soluções inovadoras, visando a produção de dispositivos para a geração de energia elétrica. Dentre eles, pode-se destacar as baterias de zinco-ar, que combinam o oxigênio atmosférico e o metal zinco em um eletrólito aquoso de caráter alcalino. O esquema de funcionamento da bateria zinco-ar está apresentado na figura.

No funcionamento da bateria, a espécie química formada no ânodo é

Para realizar o desentupimento de tubulações de esgotos residenciais, é utilizada uma mistura sólida comercial que contém hidróxido de sódio (NaOH) e outra espécie química pulverizada. Quando é adicionada água a essa mistura, ocorre uma reação que libera gás hidrogênio e energia na forma de calor, aumentando a eficiência do processo de desentupimento. Considere os potenciais padrão de redução (E^o) da água e de outras espécies em meio básico, expressos no quadro.

Semirreação de redução E^o (V)

2 H₂O + 2 e⁻ → H₂ + 2 OH⁻ −0,83

Co(OH)₂ + 2 e⁻ → Co + 2 OH⁻ −0,73

Cu(OH)₂ + 2 e⁻ → Cu + 2 OH⁻ −0,22

PbO + H₂O + 2 e⁻ → Pb + 2 OH⁻ −0,58

Al(OH)₄⁻ + 3 e⁻ → Al + 4 OH⁻ −2,33

Fe(OH)₂ + 2 e⁻ → Fe + 2 OH⁻ −0,88

Qual é a outra espécie que está presente na composição da mistura sólida comercial para aumentar sua eficiência?