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:
& 2 H2 O+2 e^- H2+2 OH^- E^circ=-0,828 V & 1 / 2 O2+H2 O+2 e^- 2 OH^- & E^circ=+0,401 V
Levando-se em conta essas informações e as assertivas a seguir, I. A reação global da pilha de combustível é H2+1 / 2 O2 H2 O.
II. O hidrogênio sofre oxidação no processo.
III. A diferença de potencial da pilha de combustível, em condição padrão, é igual a 1,229 V.
IV. O gás oxigênio (O2) 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

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:
2H2O + 2e^- to H2 + 2OH^- E^circ=-0,828; V
tfrac12 O2 + H2 O + 2e^- to 2OH^- E^circ=+0,401; V
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 E^circ mais positivo reduz mais fácil. Aqui +0,401; V (oxigênio) é maior que -0,828; V (hidrogênio).
    Logo, no cátodo reduzimos oxigênio: tfrac12 O2 + H2 O + 2e^- to 2OH^-
    - O ânodo é onde ocorre a oxidação, que é a reação de menor potencial de redução revertida. A reação de hidrogênio fica:
    H2 + 2OH^- to 2H2O + 2e^-

Passo 3

Agora somamos as duas metades (cátodo + ânodo), cancelando elétrons e íons óxido de forma direta:
Cátodo: ;tfrac12 O2 + H2 O + 2e^- to 2OH^-
  • Ânodo: ;H2 + 2OH^- to 2H2O + 2e^-

Resulta em: H2 + tfrac12 O2 ;longrightarrow; H2 O
Isso confirma a assertiva I.

Passo 4

Para achar a ddp padrão da pilha ( E^circrm célé), usamos
E^circrm cél = E^circrm cátodo - E^circrm ânodoéáâ
Aqui, E^circrm cátodo=+0,401; Vá e E^circrm ânodoâ é o potencial de redução do hidrogênio, -0,828; V.
Então
E^circrm cél = 0,401 - (-0,828) = 1,229; Vé
Isso bate com a assertiva III.

Passo 5

Definição de agentes:
  • Agente oxidante é quem se reduz (aceita elétrons). Aqui quem reduz é o O2, logo ele é o agente oxidante.
  • Agente redutor é quem oxida (doa elétrons). Aqui é o H2, então H2 é o agente redutor.
    A assertiva IV diz que o O2 é 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).

Resposta

As corretas são I, II e III, ou seja, alternativa (b).

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