A reação global da pilha no estado padrão e seu valor do pot...

Tema Central: A questão aborda o conceito de pilhas combustíveis, que são dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica através de reações de oxirredução. Entender as semi-reações e calcular o potencial padrão da pilha são conhecimentos fundamentais para resolver a questão.

Resumo Teórico: Em pilhas eletroquímicas, as semi-reações ocorrem em dois eletrodos: o anodo (onde ocorre oxidação) e o cátodo (onde ocorre redução). O potencial padrão da pilha (\(E^0_{\text{pilha}}\)) é a diferença entre os potenciais padrão de redução do cátodo e do anodo. A equação é dada por:

\(E^0_{\text{pilha}} = E^0_{\text{cátodo}} - E^0_{\text{anodo}}\)

No caso de pilhas combustíveis que utilizam hidrogênio e oxigênio, a reação global mais comum é:

\(\text{O}_2(g) + 2\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}(l)\)

Justificativa da Alternativa Correta (A): A questão pede a reação global e o potencial padrão da pilha. Combinando as semi-reações fornecidas, temos:

• A semi-reação de redução (cátodo): \(\text{O}_2 + 2\text{H}_2\text{O} + 4e^- \rightarrow 4\text{OH}^-\), com \(E^0 = +0,40\, \text{V}\).
• A semi-reação de oxidação (anodo): \(2\text{H}_2\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 + 2\text{OH}^-\), com \(E^0 = -0,83\, \text{V}\).

O potencial padrão total é calculado como:

\(E^0_{\text{pilha}} = E^0_{\text{cátodo}} - E^0_{\text{anodo}} = 0,40\, \text{V} - (-0,83\, \text{V}) = 1,23\, \text{V}\)

Assim, a reação global correta é \(\text{O}_2(g) + 2\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}(l)\), com \(1,23\, \text{V}\), conforme a alternativa A.

Análise das Alternativas Incorretas:

• B: A reação está invertida e o potencial está incorreto.
• C: O potencial apresentado não corresponde ao cálculo correto de \(1,23\, \text{V}\).
• D: A direção da reação está invertida e o potencial está incorreto.
• E: O potencial apresentado de \(0,89\, \text{V}\) não está correto para a reação dada.

Gostou do comentário? Deixe sua avaliação aqui embaixo!

EQ 1: O2(g) + 2 H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq) E0 = +0,40V

EQ 2: 2 H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)  E0 = -0,83V

OBS: MULTIPLICAR A EQ 2 POR 2 E COLOCAR NA ORDEM INVERSA. ASSIM É POSSÍVEL SIMPLIFICAR E ENCONTRAR A REAÇÃO GLOBAL.

O2(g) + 2 H2O(l) + 4e- → 4 OH-(aq)

4 OH- + 2H2 → 4 H2O + 4e-

02 + 2 H2 → 2 H2O

DETERMINANDO O POTENCIAL PADRÃO DA PILHA

E = E ox - E red

E = + 0,40 - ( -0,83)

E = + 1,23 V

ALTERNATIVA A!!!!

O2(g) + 2 H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq) E0 = +0,40V

2 H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq) E0 = -0,83V

Temos que fazer o balanço de elétrons, para cancela-los. Basta multiplicar a segunda reação por 2 e invertera-la.

O2(g) + 2 H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq) E0 = +0,40V

4OH-(aq) + 2H2(g) → 4H2O(l) + 4e- E0 = -0,83V

Agora é só aniquilar os iguais e pronto, no caso da reação ainda temos o potencial Eº.

O2(g) + 2H2(g) → 2H2O(l)

potencial a simples. Eº = Eºcat - Eºano

Eº = 0,40 -(-0,83)

Eº = 1,23V

O2(g) + 2H2(g) → 2H2O(l), 1,23V

GAB:A