Exercícios sobre pilhas e baterias primárias

(UnB-DF) As pilhas vendidas no comércio para uso em lanternas, rádios e outros aparelhos elétricos constituem-se fundamentalmente de uma cápsula de zinco, uma solução aquosa de eletrólitos (ZnCl₂ + NH₄Cl), dióxido de manganês e um bastão de grafita.

A figura representa um corte longitudinal de uma pilha de manganês.

Representação do interior de uma pilha de manganês ou pilha seca de Leclanché

Durante o funcionamento desta pilha, ocorrem as seguintes reações:

No ânodo: Zn_(s) →Zn²⁺_(aq) + 2e^-.
No cátodo: 2MnO_2(s) + 2NH₄⁺_(aq) + 2e^- → Mn₂O_3(s) + 2NH_3(aq) + H₂O_(l)

Julgue os itens que se seguem.

0. Mn⁴⁺ é o agente redutor.

1. Durante o funcionamento desta pilha, o fluxo de elétrons ocorre no sentido grafita → zinco.

2. A reação total da pilha é:

Zn_(s) + Mn₂O_3(s) + 2 NH_3(aq) + H₂O_(l) → Zn²⁺_(aq) + 2MnO_2(s) + 2NH⁴⁺ + 4e^-

3. A quantidade de Zn²⁺ diminui durante o funcionamento da pilha.

4. A pilha cessará seu funcionamento quando o MnO₂ for totalmente consumido.

(Cesgranrio-RJ) As pilhas alcalinas entraram em moda recentemente e são usadas em quase tudo que exige um trabalho contínuo e duradouro, desde relógios de pulso até calculadoras eletrônicas. Uma das pilhas mais usadas é a de níquel/cádmio, que chega a ter uma duração maior do que a da bateria de automóvel e ainda pode ser recarregada várias vezes. Ela é constituída pelo metal cádmio, hidróxido de níquel III e uma pasta de hidróxido de potássio. Considere que os potenciais-padrão de redução são:

Cd²⁺_(s)+ 2 e- → Cd⁰_(s) -0,4 V
Ni³⁺_(s) + 1 e- → Ni²⁺_(s) +1,0 V

Entre as opções a seguir, indique a que apresenta o sentido do fluxo de elétrons e a força eletromotriz da pilha níquel-cádmio.

a) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III; +1,4 V.

b) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III; +11,6 V.

c) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III; +2,4 V.

d) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio; +1,4 V.

e) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio; +2,4 V.

Nas pilhas alcalinas ocorre a seguinte reação total:

Mn + Zn²⁺ → Mn²⁺ + Zn ∆E⁰ = 0,42 V

Sabendo que o potencial de redução do zinco é +0,76, quais serão as reações de oxidação e redução que ocorrem nessa pilha?

a) oxidação: Zn²⁺ + 2e- → Zn; redução: Mn → Mn²⁺ + 2 e^-

b) oxidação: Mn²⁺ + 2 e^-→ Mn ; redução: Zn → Zn²⁺ + 2e-

c) oxidação: Zn²⁺ → Zn+ 2e-; redução: Mn + 2 e^- → Mn²⁺

d) oxidação: Mn + 2 e^-→ Mn²⁺; redução: Zn²⁺ → Zn + 2e-

e) oxidação: Mn → Mn²⁺ + 2 e^-; redução: Zn²⁺ + 2e- → Zn

Sobre a relação entre pilhas alcalinas e as pilhas comuns ou de Leclanché, julgue os itens a seguir:

a) As pilhas alcalinas não apresentam reações secundárias, o que aumenta o seu prazo de validade.

b) As pilhas alcalinas não geram valores de corrente elétrica suficientes para o funcionamento de equipamentos como câmeras digitais, filmadoras e alguns brinquedos.

c) As pilhas comuns apresentam reações secundárias que podem reduzir seu prazo de validade.

d) As pilhas alcalinas apresentam reações secundárias que podem resultar em produtos no estado gasoso, cuja pressão interna provoca rompimento do lacre e vazamento.

e) Tanto as pilhas alcalinas quanto as pilhas comuns são primárias, não podendo ser recarregadas.

f) As pilhas comuns não apresentam metais pesados como cádmio, mercúrio e chumbo.

g) O recipiente externo das pilhas alcalinas são confeccionados com chapas de aço para prevenir vazamentos.