lista reações químicas aplicada a engenharia

FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIA – FTC
COLEGIADO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL
DOCENTE: SHAIALA AQUINO.
LISTA DE EXERCÍCIOS – REAÇÕES OXIRREDUÇÃO, ELETROQUÍMICA E CORROSÃO.
Q01. Cobre e ferro (geralmente na forma de aço) são dois dos diversos metais usados
em projetos maquinário. (a) Usando os potenciais padrão de redução, identifique o
anodo e o catodo, e determine o potencial da célula
para uma célula galvânica
composta de cobre e ferro. Considere condições padrão. (b) Podemos também
construir galvânica usando cobre e prata. Confirme que o potencial da seguinte célula
galvânica é 0,462 V.
Q02. Suponha que queiramos estudar a possível corrosão galvânica entre zinco e
cromo, então construímos a seguinte célula.
Cr(s) / Cr2+(aq) // Zn2+(aq) / Zn(s)
(a) Que reação química ocorre. (b) Indique o catodo e o anodo da célula galvânica. (c)
Indique em qual polo acontece a oxidação e qual polo acontece a redução.
Q03. Quais as medidas que devemos tomar para proteger um material da corrosão?
Q04. Diferencie Corrosão Química e Corrosão Eletroquímica?
Q05. Os anodos de sacrifício são um método efetivo de prevenção à corrosão. Um
cano de ferro ou aço não protegido enterrado no solo estaria em grande risco de
corrosão. Conectando-se o cano enterrado a um metal como o magnésio, o qual é
oxidado mais facilmente, uma célula galvânica é criada com o cano como o catodo.
Explique por que o anodo é chamado de sacrifício.
Q06. Em uma fábrica foi feita uma tubulação de ferro contendo juntas (ligação entre
tubos de ferro) feitas de cobre. Nessa tubulação passa uma solução aquosa. Esta
empresa está sofrendo de problemas de corrosão na tubulação. Imagine que você foi
chamado para resolver o problema. Faça então um relatório para o dono da empresa
explicando porque está ocorrendo corrosão, quais as partes da tubulação mais
afetadas e uma solução para o problema.
Q07. Para as seguintes reações de oxirredução, identifique as semi - reações e
marque-as como oxidação ou redução:
(a) Cu(s) + Ni2+(aq)
(b) 2Fe3+(aq)
Ni(s) +
Cu2+(aq)
3Ba2+(aq) +
+ 3Ba(s)
2Fe(s)
Q08. Qual a semi - reação ocorre no anodo de uma célula galvânica? Qual semi –
reação ocorre no catodo?
Q09. De que forma a corrosão galvânica difere da corrosão uniforme do ferro?
Q10. O que acontece se mergulhar um prego de aço (Fe) numa solução de sulfato de
cobre? Equacione a reação.
Q11. Quais são os agentes agressivos causadores da corrosão nas estruturas de
concreto armado?
Q12. Usando os potenciais padrão de redução, determine se as seguintes reações são
espontâneas sob condições –padrão:
(a) Cu(s) + 2H+ (aq)
(b) Cl2(g) + 2I- (aq)
Cu2+(aq) + H2(g)
2Cl- (aq)
+
I2(s)
Q13. Determine a corrosão que ocorreria se uma caneleta de ferro fosse pregada a
uma casa com pregos de alumínio.
Q14. Quais são os fatores que exercem influência nas reações de carbonatação? Qual
o pH ideal das estruturas de concreto armado?
Q15. Descreva os mecanismos das reações de carbonatação?
Q16. Em maio de 2000, uma passarela de pedestres de concreto ruiu na Carolina do
Norte, ferindo mais de 100 pessoas. Investigações revelaram que CaC2 tinha sido
misturado à argamassa que preenchia os orifícios em torno dos cabos de reforço de
aço dentro do concreto, resultando em corrosão dos cabos e enfraquecendo, assim, a
estrutura. Com base em seu conhecimento de corrosão, explique por que o uso de
compostos de cloro em concreto reforçado por aço é desencorajado pela indústria de
concretos.
Q17. Usando valores das tabelas de potenciais padrão de redução, calcule os
potenciais da célula das seguintes células:
(a) Ga(s) / Ga3+(aq) // Ag+(aq) / Ag(s)
(b) Zn(s) / Zn2+(aq) // Cr3+(aq) / Cr(s)
(c) Fe(s), FeS(s) / S2-(aq) // Sn2+(aq) / Sn(s)
(d) Pt(s) / Cl2(g) / Cl-(aq) // Au+(aq) / Au(s)
Q18. Observamos que uma lata de aço laminado com estanho pode se corroer mais
rapidamente que uma lata de aço não laminada. Em casos de corrosão galvânica, não
se podem esperar condições padrão. Suponha que você queira estudar a corrosão
galvânica de aço laminado com estanho construindo uma célula com baixas
concentrações dos íons. Você tem partes de estanho e ferro. E também tem uma
solução de cloreto de estanho(II) 0,05 mol/L e uma de nitrato de ferro (II) 0,01 mol/L.
(a) Descreva aas semi-reações que você construiu para esse experimento.
(b) Qual semi-reação será o anodo e qual será o catodo?
(c) Com base nas soluções que você tem, calcule o potencial da célula para seu
experimento.
Q19. Um aluno de engenharia está estudando o efeito do pH sobre a corrosão do
ferro. Os seguintes dados são coletados.
Taxa de Corrosão (mm/ano)
pH
0,03
13,00
0,06
12,00
0,16
11,00
0,22
10,00
0,25
9,00
0,25
8,00
0,25
7,00
0,25
6,00
0,25
5,00
0,27
4,00
0,37
3,00
0,38
2,80
0,63
2,80
1,00
2,80
Represente graficamente a taxa de corrosão versus pH. (Dica: Marque o eixo X com
pH decrescente).
(a) Como você descreveria a dependência da corrosão em relação ao pH?
(b) Quando o pH vai abaixo de 3, aparecem bolhas na solução. Qual variação ocorre
na semi-reação de redução em pH baixo?
(c) Como você explica a forma da curva no pH mais baixo?
Q20. Considere as semi-reações dadas na tabela:
Semi-reação
Cu2+(aq) + 2e-
Eº (V)
Cu(s)
+0,34
Sn(s)
- 0,14
Fe2+(aq) + 2e-
Fe(s)
-0,44
Zn2+(aq) + 2e-
Zn(s)
-0,76
Al3+(aq) + 3e-
Al(s)
-1,66
2+
Sn
+ 2e-
(aq)
(a) Com base nos valores de Eº, qual metal é oxidado mais facilmente?
(b) Que metais nessa lista são capazes de reduzir Fe2+(aq) a Fe?
(c) Escreva uma equação química balanceada para a reação entre Fe2+(aq) e Sn(s).
Essa reação é espontânea?
(d) Escreva uma equação química balanceada para a reação entre Zn2+(aq) e Sn(s).
Essa reação é espontânea?
Q21. Você é um engenheiro em uma empresa que fabrica chips de computador. Um
novo contador, que entende de orçamentos, não de química, envia o seguinte
memorando:
“Por causa do alto preço do ouro, a empresa deve substituir os pinos laminados com
ouro em nossos chips de computador por pinos feitos de cobre, que são bem mais
baratos”.
Escreva um memorando para seu chefe explicando por que a escolha do contador
pelo cobre é inadequada e por que o ouro deve continuar a ser utilizada na fabricação
do pino.
Q22. (a) Com base no potencial-padrão de redução, você esperava que o cobre
metálico oxidasse sob condições –padrão na presença de íons de oxigênio e
hidrogênio? (b) Quando a Estátua da Liberdade foi reformada, espaçadores de Teflon
foram colocados entre o esqueleto de ferro e o cobre metálico na superfície da
estátua. Qual o papel que esses espaçadores desempenham?
Q23. (a) De que forma o revestimento de zinco no ferro galvanizado oferece proteção
para o ferro revestido? (b) Por que a proteção oferecida pelo zinco é chamada
proteção catódica?
Q24. (a) O magnésio metálico é usado como um anodo de sacrifício para proteger
encanamentos subterrâneos contra a corrosão. O que é um anodo de sacrifício? (b)
Um objeto de ferro é revestido com uma camada de cobalto para protegê-lo contra a
corrosão. O cobalto protege o ferro por proteção catódica? Justifique sua resposta.
Q25. Compare o tipo de proteção quando o aço é revestido pelos metais: (a) Cádmio