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Exercícios sobre as pilhas alcalinas

Exercícios de Química

Estes exercícios sobre as pilhas alcalinas abordam as características desse tipo de material e a forma de determinar sua ddp, oxidante e redutor. Publicado por: Diogo Lopes Dias
questão 1

As pilhas tornaram-se tão importantes em nosso cotidiano que merecem um estudo especial. São elas as responsáveis pelo funcionamento de computadores portáteis, relógios, telefones, calculadoras, rádios e até, na medicina, possibilita o funcionamento de marca-passos cardíacos. Ao longo da história, a pilha passou por diversos aperfeiçoamentos. Um exemplo são as pilhas alcalinas, conhecidas assim por apresentarem em sua composição uma base inorgânica. Qual, entre as substâncias apresentadas abaixo, foi substituído com a criação da pilha alcalina?

a) Sulfito de amônio

b) Sulfato de amônio

c) Cloreto de amônio

d) Hipoclorito de amônio

e) Hidróxido de amônio

questão 2

As pilhas alcalinas são um tipo de pilha com a base de funcionamento muito parecida com a pilha seca de Leclanché, a pilha comum. A diferença consiste no fato de a pilha de Leclanché ser ácida em razão da hidrólise do cloreto de amônio (NH4Cl(aq)). Esse sal é produzido em uma reação de uma base fraca e um ácido forte, por isso, quando ele sofre hidrólise, o meio fica ácido. Já na pilha alcalina, esse composto é substituído por uma substância básica, como o:

a) Hidróxido de amônio

b) Hidróxido de sódio

c) Hidróxido de cálcio

d) Hidróxido de alumínio

e) Hidróxido de magnésio

questão 3

(Cesgranrio) 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 hidróxido de potássio. Considere que os potenciais-padrão de redução são:

Ni3+ + 3e → Ni2+ (1,0 V)

Cd2+ + 2e → Cd (- 0,4 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 cádmio para o hidróxido de níquel III - + 1,4 V

b) Do cádmio para o hidróxido de níquel III - + 1,6 V

c) Do cádmio para o hidróxido de níquel III - + 2,4V

d) Do hidróxido de níquel III para o cádmio - + 1,4 V

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

questão 4

(Faap) A pilha alcalina apresenta vantagens sobre uma pilha de Leclanché (zinco-carvão). Considerando que uma pilha alcalina seja constituída por uma barra de manganês puro, outra de zinco poroso e uma pasta contendo KOH, a ddp inicial da pilha e a equação global da reação que nela ocorre, são:

Dados:

Mn2+ + 2e → Mn Eo = - 1,18 V

Zn2+ + 2e → Zn Eo = - 0,76 V
 

a) 0,42 V, Mn + Zn2+ → Mn2+ + Zn

b) 1,60 V, Mn2+ + Zn → Mn + Zn2+

c) 0,76 V, Mn2+ + Zn → Mn + Zn2+

d) 1,18 V, Mn + Zn2+ → Mn2+ + Zn

e) 1,94 V, Mn2+ + Zn → Mn + Zn

respostas
Questão 1

Letra c). As chamadas pilhas secas, ou pilhas de Leclanché, que possuem característica ácida, apresentam como um dos principais constituintes o cloreto de amônio (NH4Cl).

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Questão 2

Letra b). A base presente em uma pilha alcalina é o hidróxido de sódio ou o hidróxido de potássio.

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Questão 3

Letra a). Para determinar o sentido dos elétrons e a força eletromotriz, basta observar os seguintes passos:

1º Passo: Definir o agente redutor (espécie que sofre oxidação).

Os potenciais-padrão mencionados são de redução, logo, o que apresenta menor potencial sofre oxidação, que, nesse caso, é o cádmio. Isso significa que os elétrons partem dele.

2º Passo: Definir o agente oxidante (espécie que sofre redução).

Como os potenciais-padrão fornecidos foram de redução, logo, o que apresenta maior potencial sofre redução, nesse caso, o níquel. Isso significa que os elétrons chegam até ele.

3º Passo: Para calcular a força eletromotriz, basta utilizar os valores na seguinte expressão:

∆E = Emaior-Emenor

∆E = 1 - (-0,4)

∆E = 1,4 V

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Questão 4

Letra a). Para responder a esse exercício, devemos realizar os seguintes passos:

1º Passo: Para calcular a força eletromotriz, basta utilizar os valores na expressão:

∆E = Emaior-Emenor

∆E = -0,76 - (-1,18)

∆E = 0,42 V

2º Passo: Definir o agente redutor (espécie que sofre oxidação) e sua equação.

Os potenciais-padrão que o exercício forneceu foram de redução, logo, o que apresenta menor potencial sofre oxidação, que, no caso, é o manganês. Ajustando sua equação para oxidação, temos:

Mn → Mn2+ + 2e

3º Passo: Definir o agente oxidante (espécie que sofre redução).

Os potenciais-padrão fornecidos foram de redução, logo, o que apresenta maior potencial sofre redução, que, no caso, é o zinco. A sua equação é mantida:

Zn2+ + 2e → Zn

4º Passo: Montar a equação global, somando as duas equações anteriores, e anulando os elétrons:

Mn + Zn2+ → Mn2+ + Zn

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