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PILHAS

(CÉLULA VOLTÁICA / CÉLULA GALVÂNICA)

1. A energia liberada em uma reação de

oxidorredução espontânea pode ser usada para

realizar trabalho elétrico. O dispositivo químico

montado, pautado nesse conceito, é chamado de

célula voltaica, célula galvânica ou pilha. Uma pilha

envolvendo alumínio e cobre pode ser montada

utilizando como eletrodos metais e soluções das

respectivas espécies. As semirreações de redução

dessas espécies é mostrada a seguir:

Semirreações de Redução

Alumínio

:

3A (aq) 3 e A

redE 1,66V

Cobre: 2Cu (aq) 2 e Cu

redE 0,34V

Considerando todos os materiais necessários para a

montagem de uma pilha de alumínio e cobre, nas

condições-padrão (25 C e 1atm) ideais

(desprezando-se qualquer efeito dissipativo) e as

semirreações de redução fornecidas, a força

eletromotriz (fem) dessa pilha montada e o agente

redutor, respectivamente são:

a) 2,10 V e o cobre.

b) 2,00 V e o alumínio.

c) 1,34 V e o cobre.

d) 1,32 V e o alumínio.

e) 1,00 V e o cobre.

2. Segundo o INMETRO, a pilha alcalina produz

voltagem de 1,5 V, não é recarregável, mantém a

voltagem constante por mais tempo e, embora custe

mais caro, dura cerca de cinco vezes mais. Seu nome

decorre do fato de ela substituir a pasta de cloreto

de amônio e cloreto de zinco por hidróxido de

potássio ou hidróxido de sódio. Considerando a

reação que ocorre na pilha alcalina, 2

2 2 2 3Zn 2MnO H O Zn Mn O 2OH , pode-se

afirmar corretamente que sua duração é maior

porque

a) o cátodo é feito de zinco metálico poroso.

b) o manganês presente na pilha sofre oxidação.

c) possui uma resistência interna muito menor que a

pilha comum.

d) é um aperfeiçoamento da pilha de Daniell.

3. Considerando a reação entre ferro metálico

(s)(Fe ) e uma solução aquosa de ácido clorídrico

(aq)(HC )

2

(s) (aq) (aq) (aq) (aq) 2(g)Fe 2H 2C Fe 2C H

realizada em diferentes condições e com os

seguintes valores de potenciais de redução para as

semirreações:

2

(aq) (s)Fe 2e Fe 0redE 0,440 V

(aq) 2(g)2H 2e H 0redE 0 V

assinale a alternativa correta.

a) A reação ocorrerá mais rapidamente se ao invés

de ferro metálico em pó for utilizada uma lâmina

de ferro metálico, o que se justifica em razão de

haver, assim, maior superfície de contato na

lâmina.

b) A reação é espontânea, apresenta potencial

padrão de célula 0ce(E 0,440 V), e o (s)Fe

atua como agente redutor.

c) Quanto menor for a concentração do ácido

clorídrico (aq)(HC ) utilizado, mais rapidamente a

reação irá ocorrer.

d) Na reação química descrita, o (s)Fe irá sofrer

redução a íons 2

(aq)Fe ; já os íons (aq)H

irão ser

oxidados para formar o gás hidrogênio 2(g)(H ).

e) Um aumento da temperatura do sistema levará ao

aumento da rapidez das reações químicas

exotérmicas e à diminuição para as reações

químicas endotérmicas.

4. Reações de oxirredução estão presentes no dia-a-

dia como na ação desinfetante da água sanitária,

na geração de energia elétrica em baterias e na

obtenção de metais a partir de seus minérios. Como

exemplo destas reações considere uma folha de

alumínio imersa em uma solução aquosa de sulfato

de cobre. Sabendo-se que o potencial de redução

do alumínio é 1,66 V e o potencial de redução do

cobre é 0,34 V, é correto afirmar que:

SUL/TAMBAÚ

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a) o alumínio é o agente oxidante.

b) ocorrerá redução do Cu(II).

c) o potencial de oxirredução da reação é de

1,32V.

d) o sulfato de cobre é o agente redutor.

e) o estado de oxidação do enxofre no sulfato de

cobre, 4CuSO é 2.

5. Uma pilha é realizada, nas condições padrões, a

partir dos pares redox 2Cu / Cu (E 0,34 V) e

Cu / Cu (E 0,52 V). Sua força eletromotriz (fem)

é:

a) 0,16 V

b) 0,18 V

c) 0,70 V

d) 0,86 V

6. A corrosão do ferro metálico tem grande impacto

econômico e ocorre espontaneamente na presença

de oxigênio e de água acidificada. A principal

reação química que descreve o processo é dada

abaixo:

2 o

(s) 2(g) (aq) 2 ( ) (aq)2 Fe O 4 H 2 H O 2 Fe E 1,67 V

Sabendo-se que o potencial padrão de redução do

oxigênio, em meio ácido, é 1,23 V e com base nas

informações e na reação química, assinale a

alternativa correta.

a) O potencial padrão da semirreação de redução

do ferro metálico é 1,45 V.

b) O potencial padrão da semirreação de redução

do ferro metálico é 0,22 V.

c) O potencial padrão da semirreação de oxidação

do ferro metálico é 0,44 V.

d) O potencial padrão da semirreação de oxidação

do ferro metálico é 0,44 V.

e) O potencial padrão da semirreação de oxidação

do ferro metálico é 2,90 V.

7. Fontes alternativas de energia têm sido foco de

interesse global como a solução viável para

crescentes problemas do uso de combustíveis fósseis.

Um exemplo é a célula a combustível microbiológica

que emprega como combustível a urina. Em seu

interior, compostos contidos na urina, como ureia e

resíduos de proteínas, são transformados por micro-

organismos que constituem um biofilme no anodo de

uma célula eletroquímica que produz corrente

elétrica.

Sobre essa célula eletroquímica, é correto afirmar

que, quando ela entra em operação com a geração

de energia elétrica, o biofilme promove a

a) oxidação, os elétrons transitam do anodo para o

catodo, e o catodo é o polo positivo da célula.

b) oxidação, os elétrons transitam do catodo para o

anodo, e o catodo é o polo positivo da célula.

c) oxidação, os elétrons transitam do anodo para o

catodo, e o catodo é o polo negativo da célula.

d) redução, os elétrons transitam do anodo para o

catodo, e o catodo é o polo positivo da célula.

e) redução, os elétrons transitam do catodo para o

anodo, e o catodo é o polo negativo da célula.

8. Pilhas são dispositivos que produzem corrente

elétrica, explorando as diferentes capacidades das

espécies de perderem ou de ganharem elétrons. A

figura abaixo mostra a montagem de uma dessas

pilhas:

A seguir, estão representadas algumas semirreações

e seus respectivos potenciais de redução, a 25 C :

3A (aq) 3e A (s)

E 1,66 V

2Ni (aq) 2e Ni(s)

E 0,25 V

2Mg (aq) 2e Mg(s) E 2,37 V

2Fe (aq) 2e Fe(s) E 0,44 V

A pilha de maior diferença de potencial (ddp) pode

ser constituída no anodo e no catodo,

respectivamente, pelos eletrodos de

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a) alumínio e magnésio.

b) magnésio e níquel.

c) alumínio e ferro.

d) ferro e níquel.

9. A primeira bateria a gás do mundo, conhecida

hoje como célula a combustível, foi inventada por sir

Wiliam Robert Grove (1811-1896) que àquela época

já se preocupava com as emissões de gases

poluentes causadas pelo uso de combustíveis fósseis.

O combustível básico da maioria das células a

combustível é o hidrogênio, que reage com o

oxigênio e produz água e eletricidade e calor, de

acordo com as reações simplificadas abaixo

representadas.

Reação 1: 2 (g) (aq)2 H 4 H 4e

Reação 2: 2 (g) (aq) 2 ( )O 4 H 4e 2 H O

Sobre células a combustível, marque a afirmação

verdadeira.

a) A reação 1 é uma oxidação e ocorre no cátodo

da célula.

b) A reação líquida da célula é o oposto da eletrólise.

c) A célula a combustível produz somente corrente

alternada.

d) A célula a combustível é um conversor de energia

termoiônica.

10. A estocagem de solução de sulfato de zinco em

recipientes metálicos exige conhecimentos sobre

possíveis processos de oxidação do zinco com o

metal do recipiente, de modo a não danificá-lo. A

semirreação de redução do zinco pode ser descrita

como segue:

2 0

redZn (aq) 2e Zn(s) E 0,76V

Para auxiliar na decisão por diferentes recipientes

que pudessem armazenar a referida solução, um

químico utilizou os dados da tabela a seguir.

Assim, o químico concluiu que, para a armazenagem

do sulfato de zinco, deverá utilizar um recipiente

formado por

a) material que não sofra oxidação.

b) níquel que sofrerá oxidação na presença de 2Zn .

c) ferro cuja reação com o 2Zn

possui potencial

negativo.

d) metais que se oxidam enquanto o íon zinco sofrer

redução.

11. Uma pilha de zinco e prata pode ser montada

com eletrodos de zinco e prata e representada,

segundo a União Internacional de Química Pura e

Aplicada (IUPAC), pela notação 2 1 1

(s) (aq) (aq) (s)Zn / Zn 1mol L / / Ag 1mol L / Ag .

As equações que representam as semirreações de

cada espécie e os respectivos potenciais padrão de

redução (25°C e 1 atm) são apresentadas a seguir.

2

(aq) (s)Zn 2e Zn E 0,76 V

(aq) (s)Ag 1e Ag E 0,80 V

Com base nas informações apresentadas são feitas

as afirmativas abaixo.

I. No eletrodo de zinco ocorre o processo químico de

oxidação.

II. O cátodo da pilha será o eletrodo de prata.

III. Ocorre o desgaste da placa de zinco devido ao

processo químico de redução do zinco.

IV. O sentido espontâneo do processo será 2Zn 2Ag Zn 2Ag

V. Entre os eletrodos de zinco e prata existe uma

diferença de potencial padrão de 1,56 V.

Estão corretas apenas as afirmativas

a) I e III.

b) II, III e IV.

c) I, II e V.

d) III, IV e V.

e) IV e V.

12. Analise as informações a seguir.

A revista Nature publicou, em 6 de abril de 2015, o

artigo “Uma bateria recarregável de íons de alumínio

ultrarrápida”, no qual apresenta uma bateria flexível

recarregável que usa uma placa de alumínio como

ânodo e um cátodo de grafite-espuma

tridimensional. A bateria opera por deposição

eletroquímica e dissolução de alumínio no ânodo,

com formação de ânions cloroaluminato no grafite,

usando como eletrólito um líquido iônico não

inflamável. Cada pilha produz tensão aproximada de

2 volts, e a estrutura da bateria possibilita a recarga

em aproximadamente um minuto, podendo resistir a

mais de 7.500 ciclos de recarga.

As equações propostas para a pilha pelos autores

são:

4 2 7

n 4 n 4

A A C 4A C 3e

C [A C ] C A C

Espécie

química

a ser

reduzida

Número de

elétrons

envolvidos

Espécie

formada

Potencial de

redução

padrão/V

2Fe 2 Fe 0,44

2Ni 2 Ni 0,25

2Cu 2 Cu 0,34

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Sobre o tema e o texto, é correto afirmar que

a) o alumínio se oxida e seu estado de oxidação se

eleva de zero a 3.

b) o ânodo de alumínio é o eletrodo onde ocorre a

redução.

c) há formação de cátions 4A C no cátodo.

d) uma pilha eletroquímica funciona quando o po-

tencial da reação global é negativo.

e) ocorre a oxidação do metal alumínio na recarga

da bateria.

13. Considere as seguintes reações espontâneas:

2 2Cu Zn Cu Zn

2 2Cr Zn Cr Zn

2 2Hg Cu Cu Hg

A classificação crescente do poder redutor das

espécies é:

a) Hg, Cu, Zn, Cr

b) Cr, Zn, Cu, Hg

c) Cu, Hg, Zn, Cr

d) Cr, Zn, Hg, Cu

14. As latas de conserva de alimento são feitas de

aço. Para não enferrujar em contato com o ar e não

estragar os alimentos, o aço nelas contido é revestido

por uma fina camada de estanho. Não se deve

comprar latas amassadas, pois com o impacto, a

proteção de estanho pode romper-se, o que leva à

formação de uma pilha, de modo que a conserva

acaba sendo contaminada. De acordo com esse

fenômeno, é correto afirmar que

a) o ferro serve como metal de sacrifício.

b) o polo positivo da pilha formada é o estanho.

c) ao amassar a lata, o estanho passa a perder

elétrons.

d) quando a lata é amassada, o ferro torna-se o

cátodo da reação.