Sobre esta pilha, é correto afirmar que

A alternativa correta é: A - é um processo espontâneo, pois E⁰_pilha é maior que zero e ∆G é negativo.

Tema central da questão: A questão aborda o conceito de pilhas eletroquímicas, especificamente pilhas a combustível, que são dispositivos que convertem energia química em energia elétrica através de reações redox.

Resumo teórico: Em uma pilha eletroquímica, duas semi-reações ocorrem: a oxidação (perda de elétrons) e a redução (ganho de elétrons). A diferença de potencial elétrico, ou força eletromotriz (E⁰_pilha), é calculada subtraindo-se o potencial de redução do anodo do potencial de redução do cátodo. Um processo é espontâneo se E⁰_pilha for positivo e a variação de energia livre de Gibbs (∆G) for negativa. A relação entre E⁰_pilha e ∆G é dada pela equação: ∆G = -nFE⁰_pilha, onde n é o número de elétrons trocados e F é a constante de Faraday.

Justificativa para a alternativa correta: Ao calcular E⁰_pilha, somamos os potenciais das semi-reações dadas:
E⁰_pilha = 0,40V - (-0,83V) = 1,23V.
Esse valor é positivo, indicando que a reação da pilha é espontânea, o que consequentemente significa que ∆G é negativo.

Análise das alternativas incorretas:

B: Está incorreta porque afirma que o processo é espontâneo com E⁰_pilha menor que zero, o que é contraditório aos princípios das reações espontâneas.

C: Errada, pois um ∆G positivo indicaria um processo não espontâneo.

D: Incorreta porque afirma que um processo não é espontâneo com E⁰_pilha maior que zero, o que não é verdade. Um E⁰_pilha positivo indica espontaneidade.

E: Também está errada, pois um E⁰_pilha negativo indicaria um processo não espontâneo, mas a afirmação sugere erroneamente que E⁰_pilha menor que zero tornaria a pilha não espontânea, o que contraria a declaração correta.

Estratégia de interpretação: Para questões de pilhas, sempre calcule E⁰_pilha adequadamente e lembre-se que um valor positivo denota espontaneidade. Acompanhe a lógica da equação ∆G = -nFE⁰_pilha para confirmar a relação entre os sinais de E⁰_pilha e ∆G.

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Para que seja caracterizado como pilha é necessário que a energia livre de Gibbes seja negativa( processo espontâneo) o mesmo é valido para o potencial padrão de redução, nesse caso, e processos espontâneos ele é positivo.

Para descobrir se o potencial padrão da pilha é maior ou menor do que zero, basta ver que o potencial padrão de redução da primeira semi-reação é "mais positiva". Logo, o seu eletrodo sofrerá redução (é o cátodo).

E padrão = 0,40 - (-0,83) > 0

delta G padrão = -nF(E padrão) < 0

Eº = Eºcat - Eºano

Eº = 0,40 - (-0,83)

Eº = 1,23V > 0 ; ∆G <0 ; ∆S >0 = processo espontâneo.

GAB:A