Questões de Química - Físico-química

As baterias recarregáveis são vantajosas pelo fato de prolongar sua vida útil e diminuir o descarte, aumentando a relação custo-benefício e gerando maior apelo ambiental. A bateria automotiva é um dos tipos mais utilizados, sendo que seu funcionamento é baseado na reação do chumbo metálico com óxido de chumbo IV, em solução de ácido sulfúrico, conforme representado na reação a seguir:

Pb(s) + PbO_2(s) + 2H₂SO_4(aq) → 2PbSO_4(s) + 2H₂O_(ℓ)

Baseado nas semirreações de redução, analise as proposições:

Pb⁺² + 2e^- ↔ Pb_(s) E_red0 = + 0,35V

Pb+⁴ + 2e^- ↔ Pb⁺² E_red0 = + 1,68V

I. O Pb_(s) é agente redutor e o PbO2 é agente oxidante.
II. Nessa reação, o Pb_(s) é o polo positivo e o PbO2 é o polo negativo.
III. A voltagem dessa pilha é 1,33V, sendo o Pb_(s) ânodo e o PbO₂ cátodo.
IV. Como são utilizadas 6 pilhas em série, a voltagem geral é de aproximadamente 8V.

É correto apenas o que se afirma em:

As pilhas recarregáveis de níquel-cádmio (NiCd) foram inventadas no século 19. Entre as tecnologias de baterias recarregáveis, a de NiCd rapidamente perdeu participação no mercado para as baterias NiMH e Liion, devido à sua capacidade inferior e ao impacto ambiental causado pelo descarte deste material no meio ambiente. De acordo com os potenciais, padrões de redução descritos abaixo para as reações que ocorrem na pilha NiCd:

NiO(OH) + H2O + e− → Ni(OH)2 + OH− E° = +0,49 V

Cd(OH)2 + 2e− → Cd + 2OH − E° = -0,81 V

Qual é a variação de potencial ( ΔE°) desenvolvido por esta pilha?

O prêmio Nobel de Química em 2019 foi outorgado aos pesquisadores que investigaram as baterias recarregáveis de íon-lítio, muito utilizadas em notebooks, tablets e celulares.

Elas são recarregáveis, pois os processos de oxidação e redução que ocorrem nos eletrodos são reversíveis. Um esquema simplificado da primeira bateria de lítio proposta por Whittingham, em 1976, assim como semirreações e potenciais padrão de redução, está demonstrado a seguir.

Li⁺ + e⁻ → LI   Eº = −3, 05V       T iS₂ + e⁻ → T iS₂−  Eº = −0, 85V

Com base nas informações apresentadas, atribua V (verdadeiro) ou F (falso) às afirmativas a seguir.

( ) O cátodo da célula é o T iS₂, enquanto o ânodo é o lítio metálico.

( ) O T iS2 é o agente redutor na célula.

( ) O potencial padrão da célula é 2, 5V.

( ) A equação global da bateria é: Li + T iS₂ → Li+ + T iS₂−

( ) O Li sofre oxidação para formar Li+.

Assinale a alternativa que contém, de cima para baixo, a sequência correta.

    O quadro lista alguns dispositivos eletrônicos que estão presentes no dia a dia, bem como a faixa de força eletromotriz necessária ao seu funcionamento.

    Considere que uma bateria é construída pela associação em série de três pilhas de lítio-iodo, nas condições-padrão, conforme as semiequações de redução apresentadas.

Essa bateria é adequada para o funcionamento de qual dispositivo eletrônico?

As pilhas e baterias podem ser classificadas em primárias ou secundárias, sendo que as primárias não são recarregáveis e as secundárias são recarregáveis.

A utilização das baterias de níquel-hidreto metálico constitui uma alternativa para minimizar os problemas com o descarte de baterias usadas, já que estas não possuem íons de chumbo ou cádmio na sua composição, o que vem a reduzir problemas relacionados à contaminação ambiental por íons de metais tóxicos. O componente chave das baterias seladas de níquel-hidreto metálico é uma liga metálica com alta capacidade de armazenar hidrogênio na forma de hidreto de um metal menos tóxico (metal representado por M nas equações a seguir).

A composição da liga é formulada para se obter um material estável que permita um número grande de ciclos de carga e descarga. O desempenho das baterias de hidreto metálico é superior ao das baterias de níquel/cádmio. Simplificadamente, ela pode ser assim equacionada:

Ânodo:

    MH_(s) + OH^- _(aq) → M_(s) + H₂O_(ℓ) + e ^-

Cátodo

    NiOOH_(s) + 2 H₂O_(ℓ) + e ^- → Ni(OH)₂ . H₂O_(s) + OH^- _(aq)

Reação global:

    1 M_(s) + 2 NiO(OH) + 2 H₂O_(ℓ) → 1 M(OH)_2(s) + 2 Ni(OH)_2(s)

Considerando a tecnologia de baterias de hidreto metálico/óxido de níquel (NiMH), assinale a alternativa incorreta.