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Exercícios sobre pilhas e sobre baterias

Resolva esta lista de exercícios sobre pilhas e sobre baterias, dispositivos químicos importantes para a geração de energia elétrica.

Publicado por: Stéfano Araújo Novais

Questões

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  1. Questão 1

    (PUC) Em um sistema eletroquímico de medição de diferença de potencial (estabelecida espontaneamente como numa pilha), um fio de cobre funciona como eletrodo sensível à concentração de íons Cu2+, e um fio de prata, recoberto com uma camada de AgCl (s), funciona como eletrodo de referência com potencial constante. As semirreações padrões de redução são as seguintes:

    Cu2+ (aq) + 2 e− → Cu (s)                              E° = +0,34 V

    AgCl (s) + e− → Ag (s) + Cl− (aq)                 E° = +0,20 V

    Sobre esse sistema, é correto afirmar que

  2. Questão 2

    (Enem) O quadro lista alguns dispositivos eletrônicos que estão presentes no dia a dia, bem como a faixa de força eletromotriz necessária ao seu funcionamento.

    Tabela com a faixa de força eletromotriz de dispositivos eletrônicos em um exercício do Enem sobre pilhas e sobre baterias.

    Considere que uma bateria é construída pela associação em série de três pilhas de lítio-iodo, nas condições-padrão, conforme as semiequações de redução apresentadas.

    I2 + 2 e− → 2 I−          E° = +0,54 V

    Li+ + e− → Li              E° = −3,05 V

    Essa bateria é adequada para o funcionamento de qual dispositivo eletrônico?

  3. Questão 3

    (Enem digital) As pilhas recarregáveis, bastante utilizadas atualmente, são formadas por sistemas que atuam como uma célula galvânica, enquanto estão sendo descarregadas, e como célula eletrolítica, quando estão sendo recarregadas.

    Uma pilha é formada pelos elementos níquel e cádmio e seu carregador deve fornecer uma diferença de potencial mínima para promover a recarga. Quanto maior a diferença de potencial gerada pelo carregador, maior será o seu custo. Considere os valores de potencial padrão de redução dessas espécies:

    Ni2+ (aq) + 2 e− ⇌ Ni (s)                    E° = −0,230 V

    Cd2+ (aq) + 2 e− ⇌ Cd (s)                   E° = −0,402 V

    Teoricamente, para que um carregador seja ao mesmo tempo eficiente e tenha o menor preço, a diferença de potencial mínima, em volt, que ele deve superar é de

  4. Questão 4

    (Enem) Grupos de pesquisa em todo o mundo vêm buscando soluções inovadoras, visando à produção de dispositivos para a geração de energia elétrica. Dentre eles, pode-se destacar as baterias de zinco-ar, que combinam o oxigênio atmosférico e o metal zinco em um eletrólito aquoso de caráter alcalino. O esquema de funcionamento da bateria zinco-ar está apresentado na figura.

    Esquema de funcionamento da bateria zinco-ar em exercício do Enem sobre pilhas e sobre baterias.

    No funcionamento da bateria, a espécie química formada no ânodo é

  5. Questão 5

    O fabricante de um dispositivo eletroeletrônico sem fio indica, no manual do produto, que o dispositivo deve ter uma voltagem mínima de 1,5 V. Um consumidor que adquiriu o produto decidiu comprar pilhas de níquel-cádmio para o funcionamento dele.

    Determine o número mínimo de pilhas, em série, que devem ser utilizadas para o funcionamento do dispositivo eletroeletrônico sem fio.

    Dados:

    Ni2+ (aq) + 2e− → Ni (s)                    E° = −0,25 V

    Cd2+ (aq) + 2e− → Cd (s)                   E° = −0,40 V

  6. Questão 6

    Considere as seguintes afirmações relacionadas às células eletroquímicas.

    I. Uma pilha transforma energia química em energia elétrica.

    II. Os elétrons em uma pilha saem do cátodo e migram para o ânodo.

    III. A d.d.p. global da pilha é sempre um valor negativo.

    IV. O processo químico em uma pilha é considerado espontâneo.

    A opção que apresenta as afirmativas corretas é:

  7. Questão 7

    Uma pilha é montada com base nos dois metais a seguir.

    Cr3+ (aq) + 3 e− → Cr (s)                   E° = −0,74 V

    Pb2+ (aq) + 2 e− → Pb (s)                   E° = −0,13 V

    Considere, agora, as seguintes afirmativas:

    I. A reação global da pilha é 3 Pb2+ (aq) + 2 Cr (s) → 3 Pb (s) + 2 Cr3+ (aq).

    II. O cromo metálico é o cátodo da pilha.

    III. A d.d.p. dessa pilha é igual a +0,87 V.

    Estão corretas as afirmativas:

  8. Questão 8

    Observe a seguinte pilha:

    Zn2+ (aq) | Zn (s) || Al (s) | Al3+ (aq)

    Indique a alternativa que apresenta a espécie química formada no cátodo, a espécie química formada no ânodo e a diferença de potencial desenvolvida pela pilha respectivamente.

    Dados:

    E° (Zn2+/Zn) = −0,76 V; E° (Al3+/Al) = −1,66 V

  9. Questão 9

    Quatro metais estavam disponíveis em um laboratório para um experimento de eletroquímica: ferro, zinco, cobre e alumínio.

    Assinale a alternativa que apresenta o par de metais que produzirá a pilha de maior diferença de potencial.

    Dados:

    Fe2+ (aq) + 2e− → Fe (s)                    E° = −0,44 V

    Zn2+ (aq) + 2e− → Zn (s)                   E° = −0,76 V

    Cu2+ (aq) + 2e− → Cu (s)                   E° = +0,34 V

    Al3+ (aq) + 3e− → Al (s)                    E° = −1,66 V

  10. Questão 10

    Sobre o funcionamento de uma pilha, são feitas as seguintes afirmativas.

    I. As reações químicas de uma pilha são reversíveis.

    II. Na superfície do cátodo ocorre a reação de redução.

    III. O eletrodo para o qual migram os elétrons é chamado de ânodo.

    IV. A massa final do ânodo é menor que a massa inicial.

    Estão corretas as afirmativas:

  11. Questão 11

    Para uma suposta pilha formada por prata e zinco, espera-se que:

    Dados:

    Ag+ (aq) + e− → Ag (s)                      E° = +0,80 V

    Zn2+ (aq) + 2e− → Zn (s)                   E° = −0,76 V

  12. Questão 12

    É difícil imaginar a nossa vida sem a utilização das pilhas e das baterias. São usadas para providenciar energia para os dispositivos eletrônicos que estão em nossa volta.

    A energia elétrica de uma pilha é advinda de uma reação química, conhecida como: