Considere uma pilha de combustível no qual o funcionamento é baseado nas semi-reações abaixo, cada uma delas representada com o respectivo potencial padrão de redução:
Levando-se em conta essas informações e as assertivas a seguir, I. A reação global da pilha de combustível é
.
II. O hidrogênio sofre oxidação no processo.
III. A diferença de potencial da pilha de combustível, em condição padrão, é igual a
.
IV. O gás oxigênio
é o agente redutor.
Pode-se afirmar que estão CORRETAS apenas
(a) II, III e IV
(b) I, II e III
© I, II e IV
(d) I, III e IV
(e) I e IV
II. O hidrogênio sofre oxidação no processo.
III. A diferença de potencial da pilha de combustível, em condição padrão, é igual a
IV. O gás oxigênio
Pode-se afirmar que estão CORRETAS apenas
(a) II, III e IV
(b) I, II e III
© I, II e IV
(d) I, III e IV
(e) I e IV
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que a questão traz: é uma célula a combustível em meio básico com duas semirreações e seus potenciais padrões de redução:
O conteúdo é Reações de oxirredução e potencial de célula. Para resolver, a gente vai precisar:
1) Identificar qual reação ocorre no cátodo (redução) e no ânodo (oxidação).
2) Escrever a reação global somando as semirreações.
3) Calcular a diferença de potencial padrão da célula.
4) Definir quem é agente oxidante e quem é agente redutor.
5) Conferir cada assertiva I–IV.
Passo 2
Identificando cátodo e ânodo:
- O cátodo é onde ocorre a redução, e quem tem o
mais positivo reduz mais fácil. Aqui (oxigênio) é maior que (hidrogênio).
Logo, no cátodo reduzimos oxigênio:
- O ânodo é onde ocorre a oxidação, que é a reação de menor potencial de redução revertida. A reação de hidrogênio fica:
Passo 3
Agora somamos as duas metades (cátodo + ânodo), cancelando elétrons e íons óxido de forma direta:
Cátodo:
Cátodo:
- Ânodo:
Resulta em:
Isso confirma a assertiva I.
Isso confirma a assertiva I.
Passo 4
Para achar a ddp padrão da pilha (
), usamos
Aqui,
Então
Isso bate com a assertiva III.
Passo 5
Definição de agentes:
- Agente oxidante é quem se reduz (aceita elétrons). Aqui quem reduz é o
, logo ele é o agente oxidante. - Agente redutor é quem oxida (doa elétrons). Aqui é o
, então é o agente redutor.
A assertiva IV diz que oé agente redutor – isso está errado, pois ele é agente oxidante.
Passo 6
Analisando as assertivas:
I. Correta (reação global mostrada).
II. Correta (hidrogênio sofreu oxidação).
III. Correta (ddp padrão = 1,229 V).
IV. Errada (oxigênio é agente oxidante, não redutor).
I. Correta (reação global mostrada).
II. Correta (hidrogênio sofreu oxidação).
III. Correta (ddp padrão = 1,229 V).
IV. Errada (oxigênio é agente oxidante, não redutor).
Resposta
As corretas são I, II e III, ou seja, alternativa (b).