Exercícios sobre as pilhas alcalinas
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
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).
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
Letra b). A base presente em uma pilha alcalina é o hidróxido de sódio ou o hidróxido de potássio.
(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
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
(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
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
