Unicamp · Química

Questões de Eletroquímica da Unicamp

6 questões oficiais da Unicamp sobre Eletroquímica, de 2018 a 2027, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 6 médias.

Treine Eletroquímica com 6 questões da Unicamp

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5 questões de Eletroquímica resolvidas

Questão 1 · Unicamp 2027 · Questão 9média

A nanotecnologia é a área que investiga materiais em escala nanométrica, na qual suas propriedades podem diferir das observadas em maiores dimensões. Uma estratégia para obtenção de nanoestruturas, com diferentes propriedades, é a utilização de reações de substituição galvânica. Considere um experimento em que a substituição galvânica consistiu, simplificadamente, em colocar em contato nanocubos de prata pura numa solução de um dado íon metálico. Nesse processo, os nanocubos de prata metálica foram transformados em nanoestruturas de liga metálica à base de prata, com alterações na sua composição e morfologia.

Dados (potencial de redução):
Pt²⁺/Pt: +1,20 V
Au³⁺/Au: +0,93 V
Ag⁺/Ag: +0,80 V
Cu²⁺/Cu: +0,34 V
Zn²⁺/Zn: –0,76 V

Considere essas informações e o fato de que as imagens apresentadas nas alternativas serem apenas ilustrativas e fora da escala. A alternativa que descreve corretamente o íon utilizado na substituição galvânica e a transformação da morfologia do nanocubo é

(Texto e figuras adaptados de JENKINS, S.V.; GOHMAN, T.D.; MILLER, E.K.; CHEN, J. J. CHEM. (...) J. Chem. Educ., v. 92, n. 6, p. 1056–1060, 2015.)

A
Au³⁺;
B
Au³⁺;
C
Cu²⁺;
D
Cu²⁺;

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Gabarito: B

1. Qual íon reage com a prata? Na substituição galvânica, o metal (Ag) se oxida e o íon da solução se reduz. Isso só acontece se o íon tiver potencial de redução maior que o da prata (+0,80 V):
- Au³⁺/Au: +0,93 V > +0,80 V → reage.
- Cu²⁺/Cu: +0,34 V < +0,80 V → não reage.

O íon é Au³⁺.

2. O que acontece com o cubo?
3 Ag + Au³⁺ → 3 Ag⁺ + Au
Para cada átomo de ouro depositado, três átomos de prata saem para a solução. O cubo perde mais átomos do que ganha: fica oco e poroso (a liga Ag–Au forma uma "gaiola"). A morfologia muda.

Resposta: B

Por que as outras atraem: A usa o íon certo, mas mantém o cubo maciço, ignorando a proporção 3 : 1. C e D usam Cu²⁺, que não oxida a prata.

Dica: um metal só é "substituído" por íons de metais mais nobres (maior potencial de redução).

Questão 2 · Unicamp 2024 · Questão 25média

Algumas baterias transformam certas substâncias em outras, gerando energia elétrica. Isso permite, por exemplo, o funcionamento de equipamentos tendo como base essa energia (carros elétricos) ou então auxilia o funcionamento de equipamentos (carros de combustão interna). É por isso que os carros elétricos precisam se abastecer de energia elétrica de tempos em tempos e os de combustão não, já que a bateria desses últimos é carregada durante seu funcionamento. Na descarga da bateria, dois comportamentos são importantes: curva de tensão (Figura A) e ciclo de vida (Figura B), sendo esse último a quantidade de vezes que a bateria pode ser recarregada em função da profundidade de sua descarga.

Levando em conta essas informações, seria apropriado escolher para equipar um carro

A
elétrico uma bateria com as características da curva Y e da curva II; para o carro de combustão interna qualquer combinação serviria.
B
elétrico uma bateria com as características da curva X e da curva I; para o carro de combustão interna, qualquer combinação serviria.
C
de combustão interna uma bateria com as características da curva X e da curva I; para o carro elétrico, qualquer combinação serviria.
D
de combustão interna uma bateria com as características da curva Y e da curva II; para o carro elétrico qualquer combinação serviria.

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Gabarito: B

O carro elétrico usa a bateria como fonte de energia para andar: ela é descarregada profundamente e recarregada muitas vezes. Precisa então:

tensão estável durante quase toda a descarga → na Figura A, a curva X fica perto de 13,2 V até cerca de 80% de descarga, enquanto a Y cai continuamente;
muitos ciclos de vida mesmo com descarga profunda → na Figura B, a curva I suporta cerca de 10 vezes mais ciclos que a II em qualquer profundidade (por exemplo, ~5 000 contra ~400 a 80%).

Já no carro de combustão interna, a bateria só auxilia (partida, sistema elétrico) e é recarregada pelo próprio funcionamento do motor: a descarga é rasa e qualquer combinação atende.

Resposta: B

Por que as outras atraem: A troca as curvas (Y e II são as piores); C e D invertem os papéis dos carros, dando a melhor bateria a quem menos depende dela.

Dica: em escala logarítmica (Figura B), cada linha horizontal vale 10 vezes a anterior; diferenças pequenas na altura são grandes nos números.

Questão 3 · Unicamp 2020 · Questão 54média

Para ser usado em um implante dentário, um metal ou liga precisa apresentar excelente compatibilidade com o organismo, alta resistência mecânica e boa flexibilidade, entre outros atributos. Imagine que dois metais, A e B, tenham sido testados quanto à sua aplicação em um implante, e o metal A foi considerado a melhor opção.

Esse resultado é compatível com o fato de que o metal A tem

A
menor densidade, embora seja menos resistente à corrosão.
B
menor densidade e é mais resistente à corrosão.
C
maior densidade, embora seja menos resistente à corrosão.
D
maior densidade e é mais resistente à corrosão.

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Gabarito: A

1. Densidade. Os dois têm 500 g.

Cubo A (aresta 5 cm): V = 5³ = 125 cm³.
Esfera B (diâmetro 5 cm, raio 2,5 cm): V = (4/3)π(2,5)³ ≈ 65 cm³.

Mesma massa e volume maior: A é menos denso (cerca de 4 g/cm³ contra cerca de 7,6 g/cm³ de B).

2. Corrosão. O potencial de redução de A (−1,63 V) é mais negativo que o de B (−0,44 V). Quanto menor o potencial de redução, maior a tendência a se oxidar: A é menos resistente à corrosão, pelo menos do ponto de vista dos potenciais.

Então A foi escolhido embora seja menos resistente à corrosão (a vantagem dele é ser mais leve). Na prática, metais como o titânio formam uma película de óxido que os protege.

Resposta: A

Dica: E°_red mais negativo → metal mais reativo, oxida mais fácil.

Questão 4 · Unicamp 2018 · Questão 60média

A galvanoplastia consiste em revestir um metal por outro a fim de protegê-lo contra a corrosão ou melhorar sua aparência. O estanho, por exemplo, é utilizado como revestimento do aço empregado em embalagens de alimentos. Na galvanoplastia, a espessura da camada pode ser controlada com a corrente elétrica e o tempo empregados. A figura abaixo é uma representação esquemática desse processo.

Considerando a aplicação de uma corrente constante com intensidade igual a 9,65 x 10^-3 A, a massa depositada de estanho após 1 min 40 s será de aproximadamente

Dados: 1 mol de elétrons corresponde a uma carga de 96.500 C; Sn: 119 g∙mol^-1.

A
0,6 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia química em energia elétrica.
B
0,6 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia elétrica em energia química.
C
1,2 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia elétrica em energia química.
D
1,2 mg e ocorre, no processo, a transformação de energia química em energia elétrica.

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Gabarito: B

1. Carga que passou

Δt = 1 min 40 s = 100 s
Q = i × Δt = 9,65 × 10⁻³ × 100 = 0,965 C

2. Mols de elétrons

0,965 ÷ 96.500 = 1,0 × 10⁻⁵ mol de e⁻

3. Estanho depositado

Sn²⁺ + 2 e⁻ → Sn, então 2 mol de e⁻ dão 1 mol de Sn:

n(Sn) = 1,0 × 10⁻⁵ ÷ 2 = 5,0 × 10⁻⁶ mol
m = 5,0 × 10⁻⁶ × 119 ≈ 5,95 × 10⁻⁴ g ≈ 0,6 mg

4. Energia

A galvanoplastia é uma eletrólise: a fonte força uma reação não espontânea, transformando energia elétrica em química.

Resposta: B

Por que as outras atraem: C e D (1,2 mg) esquecem que cada Sn²⁺ precisa de 2 elétrons; A e D descrevem uma pilha (química → elétrica).

Dica: eletrólise consome energia elétrica; pilha produz. Em contas, sempre ajuste os elétrons pela carga do íon.

Questão 5 · Unicamp 2018 · Questão 66média

No Brasil, cerca de 12 milhões de pessoas sofrem de diabetes mellitus, uma doença causada pela incapacidade do corpo em produzir insulina ou em utilizá-la adequadamente. No teste eletrônico para determinar a concentração da glicose sanguínea, a glicose é transformada em ácido glucônico e o hexacianoferrato(III) é transformado em hexacianoferrato(II), conforme mostra o esquema a seguir.

Em relação ao teste eletrônico, é correto afirmar que

A
a glicose sofre uma reação de redução e o hexacianoferrato(III) sofre uma reação de oxidação.
B
a glicose sofre uma reação de oxidação e o hexacianoferrato(III) sofre uma reação de redução.
C
ambos, glicose e hexacianoferrato(III), sofrem reações de oxidação.
D
ambos, glicose e hexacianoferrato(III), sofrem reações de redução.

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Gabarito: B

1. Glicose → ácido glucônico
O grupo aldeído (–CHO) da glicose vira ácido carboxílico (–COOH): o carbono ganha um oxigênio. O número de oxidação desse carbono sobe de +1 para +3 → a glicose sofre oxidação.

2. Hexacianoferrato(III) → hexacianoferrato(II)
Fe(CN)₆³⁻ vira Fe(CN)₆⁴⁻: o ferro passa de Fe³⁺ para Fe²⁺, ganha um elétron → sofre redução.

Em toda reação redox, se uma espécie se oxida, outra precisa se reduzir: os elétrons que saem da glicose vão para o ferro. É essa corrente de elétrons que o aparelho mede.

Resposta: B

Por que as outras atraem: A inverte os papéis; C e D esquecem que oxidação e redução sempre acontecem juntas.

Dica: aldeído → ácido carboxílico é oxidação; carga do metal que diminui (III → II) é redução.