Pilhas: Células Galvânicas – Aula de revisão para Química Enem

“Uma reação de oxidação-redução (redox) espontânea é usada para produzir eletricidade.”

Oxidação é a perda de elétrons por um elemento químico, ou seja, aumento do seu número de oxidação.

Redução é o ganho de elétrons por um elemento químico, ou seja, diminuição do seu número de oxidação.

Ex.: Pilha de Zinco/Cobre.

Equação global

Semi-reações

Componentes de uma pilha

1. Cátodo^® onde ocorre a redução, ou seja, onde os elétrons chegam. No exemplo: (Cu).

No cátodo, ocorre eletrodeposição, ou seja, o cobre II é reduzido a Cu metálico aumentando a massa da placa de cobre.

2. Ânodo^® onde ocorre a oxidação, ou seja, onde saem os elétrons. No exemplo: (Zn).

No ânodo, ocorre corrosão, ou seja, o Zn metálico é oxidado a Zn II o qual vai para a solução, diminuindo massa da placa de zinco.

3. Ponte salina

(a) separa fisicamente os compartimentos eletródicos.

(b) continuidade elétrica

Pilha Zn/Cu

Diagrama de uma pilha

a representação normalmente coincide com o sentido do fluxo de elétrons.

Quando uma ponte salina está presente

Diferença de potencial (ddp) ou voltagem de uma pilha (E⁰)

“E⁰ é a voltagem medida em uma pilha quando todos os íons e moléculas em solução estão na concentração de 1 M e todos os gases na pressão de 1 bar” .

Ex.:

Quanto maior E⁰_tot mais espontânea é a reação.

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Desafios

Questão 1

(UFSM)

A cela combustível de hidrogênio-oxigênio usada em cápsulas espaciais gera energia e tem como único produto a água.

Os potenciais-padrão das semi reações da cela combustível, a 25 ºC, são:

Sobre essa cela, é correto afirmar que:

I- a concentração de O_2(g) aumenta durante a reação.

II- o hidrogênio perde elétrons, portanto é o agente redutor.

III- o oxigênio recebe elétrons com facilidade.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

a) apenas I.

b) apenas II.

c) apenas III.

d) apenas I e II.

e) apenas II e III.

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Questão 2

(UFSM)

Nos solos alagados, onde a concentração de oxigênio é baixa, os micro-organismos catalisam a decomposição da matéria orgânica utilizando o íon nitrato (NO₃^–) como agente oxidante.

Em solos alagados, a decomposição da glicose ocorre segundo a reação não-balanceada.

Nessa reação de oxirredução:

I. o íon nitrato é um aceptor de elétrons.

II. o coeficiente estequiométrico do íon nitrato na equação balanceada é 6.

III. o coeficiente estequiométrico do CO₂ na equação balanceada é 4.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

a) I apenas.

b) II apenas,

c) III apenas.

d) I e II apenas.

e) I e III apenas.

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Questão 3

(ENEM)

Pilhas e baterias são dispositivos tão comuns em nossa sociedade que, sem percebermos, carregamos várias delas junto ao nosso corpo; elas estão presentes em aparelhos de MP3, relógios, rádios, celulares, etc. As semirreações descritas a seguir ilustram o que ocorrem em uma pilha de óxido de prata.

Pode-se afirmar que esta pilha:

a) É uma pilha ácida.

b) Apresenta o óxido de prata como o ânodo.

c) Apresenta o zinco como agente oxidante.

d) Tem como reação de célula a seguinte reação:

Zn_(s) + Ag₂O_(s) → ZnO_(s) + 2 Ag_(s).

e) Apresenta fluxo de elétrons na pilha do eletrodo de Ag₂O para o Zn.

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Questão 4

(ENEM)

O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: o prejuízo ao meio ambiente.

Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustível hidrogênio/oxigênio.

Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque:

a) transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água.

b) converte a energia química contida nas moléculas dos componentes em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.

c) transforma a energia química em energia elétrica, porém emite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir de combustíveis fósseis.

d) converte a energia elétrica proveniente dos combustíveis fósseis em energia química, retendo os gases poluentes produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente.

e) converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contidas no sistema em energia química, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.

Questão 5

(UDESC)

Uma importante aplicação das células galvânicas é seu uso nas fontes portáteis de energia a que chamamos de baterias. Considerando a reação espontânea de uma bateria alcalina descrita abaixo, é correto afirmar:

a) Zinco metálico é o agente redutor, pois sofreu redução no ânodo, perdendo dois elétrons.

b) O óxido de manganês sofre oxidação no cátodo, ao ganhar dois elétrons.

c) O óxido de manganês sofre redução no ânodo, ao ganhar dois elétrons.

d) Zinco metálico é o agente redutor, pois sofreu oxidação no cátodo, perdendo dois elétrons.

e) Zinco metálico é o agente redutor, pois sofreu oxidação no ânodo, perdendo dois elétrons.