Em um sistema experimental para geração eletroquímica de hidrogênio verde, uma célula eletroquímica foi montada com base em dois pares redox aquosos, ambos atuando em meio ácido, com o objetivo de estudar a viabilidade de reações redox acopladas com menor sobrepotencial. O diagrama da célula e os potenciais padrão de redução são mostrados abaixo:

\( Pt(s)/Fe^{2+}(aq), Fe^{3+}(aq)//H^{+}(aq), H_{2}(g)Pt(s) \)

\( E^{o}_{red}(H^{+}/H_{2}) = 0V \text{ e } E^{o}_{red}(Fe^{3+}/Fe^{2+}) = 0,77 V \)

A notação indica a disposição dos pares redox, considerando a convenção: esquerda = ânodo, direita = cátodo. Considere que o sistema foi operado sob condições padrão (25 ºC, 1 atm, todas as concentrações 1 mol L^-1). Analise as seguintes afirmativas e responda abaixo:

I. A reação catódica, tal como representada, é consistente com a geração de gás hidrogênio, o que é desejável para o conceito de hidrogênio verde.

II. A reação anódica corresponde à oxidação de Fe²⁺ para Fe³⁺, com liberação de elétrons.

III. O eletrodo de platina participa quimicamente formando hidretos metálicos, intermediários essenciais para o mecanismo da célula.

IV. O fluxo espontâneo de elétrons nesta célula ocorreria do eletrodo onde se encontra o par Fe²⁺/Fe³⁺ para o eletrodo H⁺/H₂.

V. A célula, como representada, é espontânea sob condições padrão, pois o potencial de redução de H⁺/H₂ é maior que o do par Fe²⁺/Fe³⁺.

Na interface entre um eletrodo metálico e uma solução eletrolítica ocorre a formação da dupla camada elétrica, que pode ser comparada a um capacitor microscópico. Essa estrutura é importante para explicar o potencial de eletrodo e os processos de transferência de carga. Qual das alternativas descreve corretamente a função da dupla camada elétrica na interface eletrodo-eletrólito?

Durante a investigação cinética da decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio (\( H_2O_2 \)) sobre um catalisador metálico sólido, observou-se que a velocidade da reação variava de forma não linear com a concentração de \( H_2O_2 \), e que o acúmulo de oxigênio (produto) influenciava negativamente a taxa de decomposição. A reação global considerada é:

\( 2H_2O_2(aq) \rightarrow 2H_2O(l) + O_2(g) \quad (\Delta H < 0) \)

Com base nesse cenário e nos fundamentos de cinética química e catálise heterogênea, analise as seguintes afirmativas:

I. A ordem de reação em relação ao \( H_2O_2 \) pode ser não inteira ou até negativa, mesmo que a etapa determinante do mecanismo seja unimolecular, devido a efeitos de adsorção e saturação dos sítios catalíticos.

II. A presença de oxigênio, produto da reação, pode diminuir a velocidade da decomposição do \( H_2O_2 \) por adsorver competitivamente nos sítios ativos do catalisador, caracterizando inibição por produto.

III. A energia de ativação aparente pode assumir valores negativos em reação catalisadas, sem violar a termodinâmica, especialmente quando processos de adsorção exotérmicos dominam o controle cinético.

IV. A isoterma de Langmuir permanece aplicável mesmo em situações de adsorção competitiva entre diferentes espécies, desde que sejam mantidas suas premissas, como superfície homogênea e adsorção reversível.

V. A equação de Eyring, por ter sido derivada para sistemas homogêneos, não pode ser utilizada para descrever reações heterogêneas, ainda que haja um estado de transição bem definido.

Assinale a alternativa que indica a opção correta:

Em um processo catalítico para a síntese de um composto químico, o seguinte mecanismo foi proposto:

\( A + C \xrightleftharpoons[k_{-1}]{k_1} AC \)

\( AC + B \xrightarrow{k_2} Produto + C \)

Sabe-se que:

(i) C é o catalisador do processo;

(ii) a etapa 2 é a etapa limitante de velocidade;

(iii) \( k_1, k_{-1} \) e \( k_2 \) são as constantes de velocidade das respectivas etapas.

Considerando esse contexto, analise as alternativas abaixo e indique a alternativa correta:

Em estudos de monitoramento ambiental, eletrodos são frequentemente utilizados para detectar poluentes em águas residuais, incluindo metais pesados e espécies redox reativas. Com relação aos tipos de eletrodos, à estrutura da interface eletrodo/solução e aos potenciais de eletrodo, assinale a alternativa INCORRETA:

A eletroforese e a eletrocoagulação vêm sendo estudadas em processos de tratamento de efluentes hospitalares, que frequentemente contêm íons metálicos tóxicos. Em um desses processos, emprega-se a eletrólise de uma solução aquosa de nitrato de prata visando precipitar a prata metálica em um eletrodo, de modo a reduzir sua concentração a níveis seguros. Um laboratório preparou 500 mL de solução de \( AgNO_{3} \) 0,10 mol \( L^{-1} \), mas antes do tratamento, essa solução foi diluída a 1,0 L com água destilada. A eletrólise é conduzida com corrente de 1,0 A até que toda a prata seja reduzida no cátodo, assuma grau de ionização 1. Dados:

\( Ag^{+}(aq) + e^{-} \rightarrow Ag(s) / (MM_{Ag} = 108 \text{ g mol}^{-1} \text{ e } F = 96500 \text{ C mol}^{-1}) \)

Com base nessas informações, o tempo, em horas, necessário para a completa deposição da prata é de aproximadamente:

A análise por cromatografia gasosa é uma técnica de análise baseada em separação na qual uma amostra gasosa ou vaporizada é arrastada para o interior de uma coluna cromatográfica onde ocorre o fenômeno da separação da amostra em seus componentes. O arraste da amostra é feito por um gás denominado fase móvel e o material contido no interior da coluna que faz a separação é a fase estacionária. O gráfico resultante da análise, o cromatograma, deve ser analisado qualitativamente. Qual é o parâmetro diretamente mensurável do analito que é observado e analisado no cromatograma?

A espectrometria de Absorção Molecular na região do Ultravioleta e Visível está baseada na medida de Transmitância (T) ou Absorbância (A) de uma solução contida em uma cubeta translúcida com caminho ótico b, e na concentração c de um analito. A equação matemática que relaciona esses parâmetros é conhecida como lei de Lambert-Beer e está representada abaixo:

\( A = -\log T = \log \dfrac{P_0}{P} = \epsilon \cdot b \cdot c \)

Os termos \( P_0 \) e \( P \) referem-se, respectivamente, a:

A análise térmica é um grupo de técnicas de análises nas quais uma propriedade física de uma substância e/ou de seus produtos de reação são medidos em função da temperatura enquanto a amostra é submetida a uma variação de temperatura controlada e programada. Os principais métodos usados nesta instrumentação são Análise Termogravimétrica (TG); Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Atualmente, as duas últimas são as mais requisitadas e empregadas. Assinale a opção que mostra as diferenças básicas entre o DTA e o DSC.

Para a reação de esterificação

\( CH_3COOH(l) + C_2H_5OH(l) \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5(l) + H_2O(l) \quad (K_{eq} = 4; 298K) \)

selecione a alternativa que descreve a concentração de \( CH_3COOC_2H_5 \) no equilíbrio químico a \( 298\ K \) se iniciamos a reação com \( 5\ mol\ L^{-1} \) de \( CH_3COOH \) e \( 5\ mol\ L^{-1} \) de \( C_2H_5OH \). Considere um comportamento de solução ideal, e que a água é o solvente do sistema e está presente em excesso em relação aos demais componentes da reação.