ITA 2021: Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido

ITA 2021: Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido

ITA 2021: Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo versus EPH (E⁰) ou constantes de dissociação ácidas (Ka), todos a 25°C.

Sabe-se que a bateria converte Pb e PbO2 em PbSO4 na descarga e que, em condições normais, o pH da solução eletrolítica é menor que 1.

A respeito dessa bateria, foram feitas as seguintes afirmações:

I. Em condições normais, durante a descarga, a semirreação principal que ocorre no ânodo é a i e, no cátodo, é a iv.

II. Em condições normais, o potencial da bateria no equilíbrio pode ser representado por

E = 1,93 – 0,06pH + 0,06log[HSO⁻4].

III. Em condições padrão, a eletrólise da água sempre acontece.

IV. Em pH ~ 2, os potenciais das semirreações secundárias igualam-se aos potenciais das semirreações principais do ânodo e do cátodo, respectivamente, portanto a eletrólise da água não ocorre quando o eletrólito tem pH > 2.

Considerando apenas argumentos baseados no equilíbrio termodinâmico a 25°C, está(ão) ERRADA(S) apenas a(s) afirmação(ões)

a) I.

b) I e IV.

c) II.

d) II e III.

e) III e IV.

QUESTÃO ANTERIOR:

- ITA 2021: Considerando substâncias comparadas nas mesmas condições de pressão e temperatura, assinale a opção que apresenta a afirmação ERRADA sobre interações intermoleculares na fase líquida.

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

I) Errada.

O H2SO4 é único ácido poliprótico comum para o qual a primeira ionização (desprotonação) é completa (a segunda etapa da ionização é desprezível, pois Ka é pequeno).

A semirreação principal que ocorre no anodo é a ii:

A semirreação principal que ocorre no catodo é a iii:

Equação global:

II) Correta.

(considerando 0,06 em vez de 0,059), temos:

III) Correta.

Em condições padrão, a eletrólise da água sempre ocorre, pois requer menor energia (um pouco maior que 1,23V), menor que 1,93V (ddp da bateria).

IV) Errada.

Considerando as semirrreações iii (principal) e vi (secundária):

Conclusão: Eiii ≠ Evi em pH = 2, os potenciais das semirreações secundárias não se igualam aos potenciais das semirreações principais.

A eletrólise da água (2H2O → 2H2 + O2) varia muito pouco com o pH da solução, portanto, o potencial continua sendo – 1,23V ocorrendo a eletrólise da água.

GABARITO:

b) I e IV.

PRÓXIMA QUESTÃO:

- ITA 2021: Considere as seguintes proposições a respeito da química de compostos de carbono:

QUESTÃO DISPONÍVEL EM:

- Prova ITA 2021 (1ª Fase) com Gabarito e Resolução