37 (UNIOESTE-PR) A pilha alcalina é uma melhoria da pilha comum, pois essa melhoria impede que ocorram reações químicas enquanto as pilhas estão sem uso. A reação que ocorre nas pilhas alcalinas pode ser descrita como sendo:
Com relação a esse assunto, é correto afirmar que
a) nesta reação estão envolvidos três elétrons.
b) a reação do Zn formando ZnO é uma reação anódica.
c) a reação do
é uma reação de oxidação.
d) as pilhas são um conjunto de baterias.
a) nesta reação estão envolvidos três elétrons.
b) a reação do Zn formando ZnO é uma reação anódica.
c) a reação do
d) as pilhas são um conjunto de baterias.
Passo 1
O enunciado fornece a reação da pilha alcalina:
.
O que é pedido: dentre as alternativas a), b), c) e d) identificar qual é correta.
Informações relevantes dadas no enunciado:
- Reagentes:
(metal) e . - Produtos:
e . - As afirmações a analisar: número de elétrons envolvidos; se a reação do
formando é anódica; se a reação do é oxidação; e se “pilhas são um conjunto de baterias”.
Passo 2
Relembrando conceitos essenciais (explicação didática e simples):
- Número de oxidação: é um número que indica a carga formal de um átomo numa molécula/composto, seguindo regras básicas: elemento no estado livre tem oxidação
; oxigênio em compostos (quase sempre) tem oxidação ; em um composto neutro, a soma dos números de oxidação dos átomos dá . - Oxidação e redução: oxidação é perda de elétrons (aumenta o número de oxidação), redução é ganho de elétrons (diminui o número de oxidação).
- Em células eletroquímicas (pilhas): a oxidação ocorre no ânodo e a redução ocorre no cátodo.
- Conservação de elétrons: o total de elétrons perdidos por espécies oxidantes deve igualar o total ganho pelas espécies redutoras.
Passo 3
Determinar a mudança do zinco:
- Zinco metálico na forma elementar tem número de oxidação
, então tem oxidação . - Em
, sabendo que oxigênio é , para o composto neutro: número de oxidação do Zn + = . Logo o Zn em tem oxidação . - Conclusão:
passa de para , ou seja, perde elétrons. Reação do zinco é uma oxidação:
Passo 4
Determinar a mudança do manganês:
- Em
: cada oxigênio é , total de oxigênios , portanto o Mn deve ser para o composto ser neutro. Logo Mn em é . - Em
: três oxigênios totalizam ; como o composto é neutro, a soma das oxidações dos dois Mn deve ser , logo cada Mn tem . - Conclusão: cada átomo de Mn passa de
para , isto é, cada Mn ganha elétron (redução):
- Como havia
moléculas de (dois átomos de Mn), o total de elétrons ganhos pelos Mn é elétrons.
Passo 5
Analisando quantos elétrons estão envolvidos na reação global:
- Zn perde
elétrons. - Os dois átomos de Mn juntos ganham
elétrons. - Portanto o número de elétrons envolvidos no balanço da reação é
, não . A alternativa a) está errada.
Passo 6
Identificar se a reação do Zn formando
é anódica:
- Vimos que o Zn é oxidado (perde elétrons).
- Em uma pilha (célula galvânica), a oxidação ocorre no ânodo.
- Logo a reação do Zn formando
é uma reação anódica. A alternativa b) está correta.
Passo 7
Verificar a alternativa c):
- A afirmação c) diz que “a reação do
é uma reação de oxidação”. - Mas determinamos que o Mn em
foi reduzido ( ), ou seja, é redução, não oxidação. - Portanto a alternativa c) está errada.
Passo 8
Verificar a alternativa d) (terminologia “pilhas” e “baterias”):
- Termo técnico: uma “pilha” é normalmente uma célula eletroquímica individual; uma “bateria” é um conjunto de pilhas (células) conectadas. A afirmação “as pilhas são um conjunto de baterias” inverte essa relação e está incorreta.
- Portanto a alternativa d) está errada.
Passo 9
Conclusão final: entre as alternativas, apenas a b) é correta: o Zn é oxidado ao formar
, e essa oxidação ocorre no ânodo.
Resposta
(b)