Kit Química 6 - Eletroquímica

Descrição: O kit conta com uma experiência sobre eletroquímica dividida em três etapas. Onde os objetivos são estudar a fila de reatividade de metais e seu poder oxidante ou redutor, montar uma pilha e entender seu funcionamento e utilizar a técnica de revestimento em peças metálicas como alternativa para evitar a corrosão.

Os alunos deverão responder a questão prévia individualmente e por escrito antes de iniciar a atividade. No final, o professor deverá discutir novamente a questão com os alunos. 

*OBS: São duas caixas: Eletroquímica 6A (Reatividade de metais) e Eletroquímica 6B (Pilha de Daniell e Galvanização). Orienta-se fazer o empréstimo das duas caixas juntas. 

Materiais:

1- Reatividade de metais

• placas de teste

• colherinha

• 9 tabelas plastificada de reatividade dos metais

• marcador permanente (caneta de CD) (professor deve providenciar)

• raspas de cobre (Cu), ferro (Fe), zinco (Zn), magnésio (Mg) e alumínio (Al) 

• solução de ácido clorídrico (HCl) 6 mol/L*

• frascos conta-gotas com soluções 1 mol/L de:

- cloreto de magnésio (MgCl2)

- sulfato de alumínio (Al2(SO4)3)

- sulfato de zinco (ZnSO4)

- sulfato de cobre (CuSO4)

- cloreto ferroso (FeCl2)

*Cuidado com a solução de ácido clorídrico (HCl). Sugerimos que o professor realize o manuseio desta solução ou que o experimento seja realizado de maneira demonstrativa.

2 -Pilha de Daniell

• Lâmpada pingo d’agua com soquete

• 10 béqueres de 100 mL

• 10 recipientes cerâmicos (frasco conta-gotas)

• 6 béqueres de 50 mL 

• 2 calculadoras

• 5 condutores elétricos preto (fio)

• 5 condutores elétricos vermelho (fio)

• lâmina de zinco

• lâmina de cobre

• solução de sulfato de zinco (ZnSO4)1 mol/L

• solução de sulfato de cobre (CuSO4)1 mol/L

3 - Galvanização

• 2 potinhos

• 1 tampa

• 2 potinhos dosadores

• esponja de aço

• papel absorvente

• bateria de 9V

• lâmina de zinco (eletrodo de zinco) 

• prego (eletrodo de ferro)

• solução de sulfato de cobre (CuSO4) 0,5 mol/L

• solução de sulfato de zinco (ZnSO4) 0,01 mol/L

• 2 fios jacaré/jacaré

Questão prévia:

2 - Pilha de Daniell: Qual é o funcionamento básico de uma pilha?

3 - Galvanização: A galvanização é uma das técnicas de revestimento de superfícies metálicas, como se dá este processo?

Roteiro para laboratório: 

1- Reatividade de metais

• Colocar 1⁄4 de espátula de raspas de magnésio em cada cavidade da primeira coluna da placa de teste.

• Repetir o procedimento colocando raspas de alumínio na segunda coluna e assim sucessivamente, como indicado na tabela.(imagem 1)

• Colocar 4 gotas de solução de cloreto de magnésio nas cavidades da primeira linha da placa teste como mostra a tabela ao lado.

• Observar e anotar na tabela a seguir o símbolo (X) caso tenha ocorrido a reação.

• Repetir o procedimento colocando solução de sulfato de alumínio na segunda linha. Observar a ocorrência da reação e anotar.

• Completar a tabela repetindo o procedimento com as soluções restantes.

2 -Pilha de Daniell

• Montar a pilha de Daniell da seguinte maneira: Colocar a lâmina de zinco no interior do béquer de 100 mL. A seguir, o recipiente cerâmico no interior da lâmina de zinco e finalmente a lâmina de cobre dentro do recipiente cerâmico. O sistema obtido deve estar de acordo com a imagem 2

• Com o auxílio de um béquer, colocar 30 mL de solução de sulfato de cobre (CuSO4) no interior do recipiente cerâmico.

• Utilizando o outro béquer, colocar 30 mL de solução de sulfato de zinco (ZnSO4) entre a lâmina de zinco e o béquer.

• Conectar o fio vermelho na lâmina de cobre e o fio preto na lâmina de zinco, tomando o cuidado de não deixar os pinos jacaré em contato com as soluções. 

• Conectar as outras extremidades na lâmpada e observar.

• Substituir a lâmpada pela calculadora, conectando o fio vermelho ao pólo positivo e o fio preto ao pólo negativo da calculadora.

3 - Galvanização

• Com o potinho dosador, colocar a solução de sulfato de cobre até a metade do volume do potinho.

• Limpar as superfícies do prego e da lâmina de zinco (eletrodos) com esponja de aço e finalmente com papel absorvente.

• Encaixar os eletrodos na tampa do potinho e deixar por aproximadamente 15 segundos.

• Após este tempo, retirar a tampa com os eletrodos, observar e anotar.

• Lavar os eletrodos com água e secar cuidadosamente com papel absorvente.

• Colocar solução de sulfato de cobre no outro potinho, encaixar a tampa com eletrodos do experimento anterior e deixar aproximadamente 30 segundos.

• A seguir, retirar a tampa com os eletrodos, observar e anotar.

• Recolocar a tampa com eletrodos, conectando por meio dos fios o pólo positivo da pilha ao eletrodo de zinco e o pólo negativo ao eletrodo de ferro e deixar por aproximadamente 30 segundos.

• Desconectar a bateria, retirar a tampa com eletrodos da solução de sulfato de zinco, observar e anotar.

Perguntas sobre o experimento para os alunos responderem: 

1- Reatividade de metais

1. Que evidência você utilizou para avaliar a ocorrência ou não de reação?

2. Qual dos metais reagiu com todas as soluções?

3. Escrever a equação química para cada reação que ocorreu no experimento, indicando os agentes redutor e oxidante.

4. Escrever, em ordem crescente de reatividade, os metais testados no experimento.

5. Consultar a tabela de reatividade dos metais e comparar com seus resultados.

2 -Pilha de Daniell

1. Escrever as semi-equações de redução e oxidação para cada uma das semipilhas deste experimento e a equação global da reação da pilha.

2. Qual a utilidade do recipiente cerâmico no experimento?

3. No seu ponto de vista, por que não se deve imergir o pino jacaré na solução?

4. Qual a convenção de cores para indicar o pólo positivo de uma pilha? E o pólo negativo?

5. Sabendo-se que os potenciais padrão de redução do zinco e ferro são respectivamente, -0,76V e +0,34V, calcular a f.e.m. dessa pilha.

3 - Galvanização

1. Escrever as equações correspondentes a essas reações.

2. As reações são espontâneas? Justifique?

3. Você poderia prever o ocorrido ao imergir o prego na solução de sulfato de cobre? Justifique.

4. Por quê ocorreu a deposição do cobre sobre o prego (ferro) sem auxilio de corrente elétrica ao passo que, para o zinco não ocorreu?

5. Você espera que ocorra deposição de zinco sobre o prego (ferro) sem o depósito prévio de cobre? Por quê?

Materiais complementares:

Roteiro do aluno