Físico-Química ⇒ (UNESP 2013) Eletroquímica Tópico resolvido

[Madeline]

72. O silício metalúrgico, purificado até atingir 99,99% de pureza, é conhecido como silício eletrônico. Quando cortado em fatias finas, recobertas com cobre por um processo eletrolítico e montadas de maneira interconectada, o silício eletrônico transforma-se em microchips.
As fatias de silício são colocadas numa solução de sulfato de cobre. Nesse processo, íons de cobre deslocam-se para a superfície da fatia (cátodo), aumentando a sua condutividade elétrica.

A semirreação na superfície da fatia de silício, cátodo, é representada por:
(A) Cu²⁺ + 2e– → Cu(s).
(B) Si(s) + 4e– → Si⁴⁺(s).
(C) 2Cu⁺ + H2O → 2Cu(s) + H2O + 2e–.
(D) Cu²⁺ + 2H2O → O2(g) + 4H⁺ + Cu(s).
(E) 2SO^4– → S2O8^2– + 2e–

Resposta

---

Gabarito: E

Oi pessoal, tenho dificuldade em eletroquímica e tive a seguinte dúvida: se nos processos eletroquímicos em geral, o cátodo é o local em que ocorre redução, eu pensei que a fatia de silício sofreria redução - portanto, receberia elétrons- então pensei que o cobre forneceria esses elétrons. Me ajudem a identificar qual foi meu erro, por favor?

Se tiverem uma dica pra entender melhor o assunto no geral eu aceito também, muito obrigada!

[Jigsaw]

72. O silício metalúrgico, purificado até atingir 99,99% de pureza, é conhecido como silício eletrônico. Quando cortado em fatias finas, recobertas com cobre por um processo eletrolítico e montadas de maneira interconectada, o silício eletrônico transforma-se em microchips.
As fatias de silício são colocadas numa solução de sulfato de cobre. Nesse processo, íons de cobre deslocam-se para a superfície da fatia (cátodo), aumentando a sua condutividade elétrica.

A semirreação na superfície da fatia de silício, cátodo, é representada por:
(A) Cu²⁺ + 2e– → Cu(s).
(B) Si(s) + 4e– → Si⁴⁺(s).
(C) 2Cu⁺ + H2O → 2Cu(s) + H2O + 2e–.
(D) Cu²⁺ + 2H2O → O2(g) + 4H⁺ + Cu(s).
(E) 2SO^4– → S2O8^2– + 2e–

Gabarito: E

Oi pessoal, tenho dificuldade em eletroquímica e tive a seguinte dúvida: se nos processos eletroquímicos em geral, o cátodo é o local em que ocorre redução, eu pensei que a fatia de silício sofreria redução - portanto, receberia elétrons- então pensei que o cobre forneceria esses elétrons. Me ajudem a identificar qual foi meu erro, por favor?

Se tiverem uma dica pra entender melhor o assunto no geral eu aceito também, muito obrigada!

Madeline, poderia confirmar as alternativas dessa questão?

Estou encontrando alternativas diferentes, inclusive essa questão foi postada e RESOLVIDA aqui no Forum com outras alternativas:

viewtopic.php?t=83793

Há tambem um vídeo EXPLICATIVO no YouTube com o prof. MAZZEI:

https://www.youtube.com/watch?v=Npk4nAx_IN4


REFERÊNCIAS:

UNESP 2013 - Química - Questão 70
70 visualizações17 de nov. de 2020
Química com Arte - By Professor Mazzei
https://www.youtube.com/watch?v=Npk4nAx_IN4

[Madeline]

Jigsaw, perdão! Tem dois erros no tópico: o número da questão é 71 na prova, e de alguma maneira coloquei as alternativas em ordem diferente da original. Nesse caso, o gabarito seria letra A. Em anexo tem um imagem da questão retirada do documento original da prova.
Eu entendi a resolução do professor Mazzei, mas não consegui esclarecer minha dúvida. Vou estudar mais um pouco o conteúdo e quando descobri volto aqui pra compartilhar.
Obrigada!

[Jigsaw]

Jigsaw, perdão! Tem dois erros no tópico: o número da questão é 71 na prova, e de alguma maneira coloquei as alternativas em ordem diferente da original. Nesse caso, o gabarito seria letra A. Em anexo tem um imagem da questão retirada do documento original da prova.
Eu entendi a resolução do professor Mazzei, mas não consegui esclarecer minha dúvida. Vou estudar mais um pouco o conteúdo e quando descobri volto aqui pra compartilhar.
Obrigada!

Madeline, primeiro é preciso conhecer os conceitos de eletrólise e pilha:

Eletrólise = a energia elétrica é transformada em energia química
Pilha = a energia química é transformada em energia elétrica.

Eu costumo utilizar uma tabela de facilidade de descarga para resolver exercícios de eletrólise:

FORUM TTB FACILIDADE DE DESCARGA.jpg (37.55 KiB) Exibido 1505 vezes

Desta forma temos a decomposição do CuSO4 e da H2O:

[tex3]\text{CuSO}_4\rightarrow \cancel{\text{Cu}^{+2}}+\text{SO}_4^{-2}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\text{CuSO}_4\rightarrow \cancel{\text{Cu}^{+2}}+\text{SO}_4^{-2}[/tex3]

[tex3]\cancel{2}\ \text{H}_2\text{O}\rightarrow 2\ \text{H}^++\cancel{2\ \text{OH}^-}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\cancel{2}\ \text{H}_2\text{O}\rightarrow 2\ \text{H}^++\cancel{2\ \text{OH}^-}[/tex3]

pólo negativo (catodo): [tex3]\cancel{\text{Cu}^{+2}}+\cancel{2\ \text{e}^-}\rightarrow \text{Cu}^0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\cancel{\text{Cu}^{+2}}+\cancel{2\ \text{e}^-}\rightarrow \text{Cu}^0[/tex3]

pólo positivo (ânodo): [tex3]\cancel{2\ \text{OH}^-}\rightarrow \cancel{\text{H}_2\text{O}}+\frac{1}{2}\text{O}_2+\cancel{2\ \text{e}^-}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\cancel{2\ \text{OH}^-}\rightarrow \cancel{\text{H}_2\text{O}}+\frac{1}{2}\text{O}_2+\cancel{2\ \text{e}^-}[/tex3]

======================================================================

[tex3]\text{CuSO}_{4(aq)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow \text{Cu}_{(s)}+2\ \text{H}^+_{(aq)}+\text{SO}_{4(aq)}^{-2}+\frac{1}{2}\text{O}_{2(g)} [/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\text{CuSO}_{4(aq)}+\text{H}_2\text{O}_{(l)}\rightarrow \text{Cu}_{(s)}+2\ \text{H}^+_{(aq)}+\text{SO}_{4(aq)}^{-2}+\frac{1}{2}\text{O}_{2(g)} [/tex3]

(reação global)

Note que entre os cátions o Cu+2 teve > facilidade de descarga que o H+
Note que entre os ânions o OH- teve > facilidade de descarga que o SO4-2

ET = O problema é que havia duas questões seguidas sobre o mesmo TEMA (70 e 71) na questão 70 era abordado o processo de GALVANOPLASTIA, e na 71 a ELETRÓLISE, desta forma não tem sentido haver corrosão do silício se o principal objetivo da GALVANOPLASTIA é revestir esse metal com cobre para protegê-lo!

[Jigsaw]

Madeline, toda vez que você for mencionar um usuário na sua mensagem, favor clicar no nome dele logo abaixo do avatar onde haverá a indicação "referenciar este usuário" em seguida "inserir este nome de usuário no campo de resposta rápida", assim o mesmo será notificado de sua mensagem, perceba que haverá modificação na cor da fonte do nome do usuário, eu só acessei essa mensagem sua porque estou acompanhando esse Tópico.

[Madeline]

Jigsaw, agradeço demais pela ajuda!! Finalmente consegui entender essa questão, a tabela me ajudou muito e a observação sobre a galvanoplastia foi super importante p/ a compreensão da lógica da questão. Muita grata!!