Questões Militares de Química - Transformações Químicas e Energia

Nestes últimos anos, os alunos da EsPCEx têm realizado uma prática no laboratório de química envolvendo eletrólise com eletrodos inertes de grafite. Eles seguem um procedimento experimental conforme a descrição:

- Num béquer de capacidade 100 mL (cuba eletrolítica) coloque cerca de 50 mL de solução aquosa de sulfato de zinco (ZnSO₄) de concentração 1 mol·L^-1. Tome como eletrodos duas barras finas de grafite. Ligue-as com auxílio de fios a uma fonte externa de eletricidade (bateria) com corrente de 2 Ampères. Esta fonte tem capacidade para efetuar perfeitamente esse processo de eletrólise. Uma das barras deve ser ligada ao polo negativo da fonte e a outra barra ao polo positivo da fonte. Mergulhe os eletrodos na solução durante 32 minutos e 10 segundos e observe.

Considere o arranjo eletrolítico (a 25 ºC e 1 atm), conforme visto na figura a seguir:

Dados: 1 Faraday (F) = 96500 Coulomb (C) / mol de elétrons

Acerca do experimento e os conceitos químicos envolvidos são feitas as seguintes afirmativas:

I – Na superfície da barra de grafite ligada como cátodo da eletrólise ocorre a eletrodeposição do zinco metálico.

II – A semirreação de oxidação que ocorre no ânodo da eletrólise é Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2 e^- .

III – Durante o processo a barra de grafite ligada ao polo positivo da bateria se oxida.

IV – No ânodo da eletrólise ocorre uma reação de oxidação da hidroxila com formação do gás oxigênio e água.

V – A massa de zinco metálico obtida no processo de eletrólise será de 0,83 g.

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Ao emitir uma partícula Alfa (α), o isótopo radioativo de um elemento transforma-se em outro elemento químico com número atômico e número de massa menores. A emissão de uma partícula beta (β) por um isótopo radioativo de um elemento transforma-o em outro elemento de mesmo número de massa e número atômico uma unidade maior.

Baseado nessas informações são feitas as seguintes afirmativas:

I – Na desintegração  ocorre com a emissão de uma partícula β.

II – Na desintegração  ocorre com a emissão de uma partícula β. 

III – A partícula alfa (α) é composta por 2 prótons e 4 nêutrons.

IV – Uma partícula beta (β) tem carga negativa e massa comparável a do próton.

V – O urânio-238 , pode naturalmente sofrer um decaimento radioativo emitindo sequencialmente 3 partículas alfa e 2 beta, convertendo-se em rádio .

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

Na mitocôndria, ocorre o processo final das vias de degradação oxidativa, chamado de cadeia de transporte de elétrons. Nesse processo, os elétrons provindos do NADH e FADH₂ são transportados por complexos proteicos dispostos espacial e energeticamente, de modo que formem um gradiente de energia livre, em que o fluxo de elétrons vai do componente de maior energia livre para o de menor. O receptor final dos elétrons é a molécula de oxigênio, que é convertida em água. O potencial redox está relacionado com a energia livre através da relação ΔG = nF(-ΔE), em que ΔG é a variação de energia livre, ΔE é a variação de potencial, n é número de elétrons e F é a constante de Faraday. Na tabela abaixo, são fornecidos alguns componentes presentes na cadeia de transporte de elétrons e os respectivos valores de potencial de redução.


Respeitando o gradiente de energia livre, o fluxo de elétrons deve percorrer a sequência mostrada em: 

Com base nos dados da tabela e no conjunto de reações a seguir, pode-se prever que a entalpia da reação de combustão completa do metano é:

Sem entrar em ebulição, 1,0 L de água aquecido por um cientista absorveu 2,5 kJ de calor. Uma vez que o calor é absorvido a volume constante, a variação de energia interna (∆E) para esse sistema é: