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tema - pilhas e baterias
01.( ) As baterias são dispositivos que convertem energia elétrica em
energia química através de uma reação de óxido-redução.
02.( ) Nas baterias de níquel metal hidreto (NIMH),que podem ser
consideradas uma evolução das de níquel cádmio (NiCd),pois são menos
prejudiciais ao ambiente, a semi-reação catódica é representada por
Cd + 2OH-
→ Cd(OH)2 + 2e-
.
03.( ) Sabendo que a descarga da pilha metal hidreto é representada
pela reação global espontânea
2NiO(OH) + 2H2O + Cd → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 ,
pode-se concluir que o elemento níquel é reduzido enquanto a pilha é
recarregada.
04.( ) Com base nas semi-reações
2 H2O(l) + 2e-
→ H2(g) + 2 OH-
(aq) E°= -0,83 V
O2(g) +2 H2O(l) + 4e-
→ 4 OH-
(aq) E°= +0,40V
pode-se afirmar que as células de combustível hidrogênio-oxigênio
apresentam ddp igual a 1,23V e que íons OH-
são consumidos no ânodo.
05.( ) O NH4Cl, presente na pasta eletrolítica presente na pilha seca, é
um sal que em água origina uma solução de pH menor do que 7,0 a
25°C.
06. INSTRUÇÂO
As duas proposições a seguir devem ser respondidas com base no texto:
O acumulador chumbo-ácido, inventado, em 1859, pelo físico Gaston
Planté, foi revolucionário uma vez que podia ser recarregado em lugar de
ser descartado. Nesse acumulador, o eletrólito é uma solução de ácido
sulfúrico,H2SO4(aq).
PbO2(s)+SO4
2-
(aq) + 4 H+
(aq) + 2e-
→ PbSO4(s) + 2 H2O(l) E= 1,69 V
PbSO4(s) +2e-
→ Pb(s)+ SO4
2-
(aq) E= 0,251V
( ) A solução de ácido sulfúrico torna-se mais concentrada, durante a
descarga do acumulador.
( ) Os acumuladores chumbo-ácido fornecem corrente elétrica para a
partida de motores automotivos.
07. ( ) A pilha que funciona segundo a reação
é alcalina, e o cádmio é agente redutor
08. Relativamente à pilha abaixo, fazem-se as afirmações:
I- A reação global da pilha é dada pela equação
Cu + 2Ag+
→ Cu2+
+ 2Ag
II- O eletrodo de prata é o pólo positivo.
III- No ânodo, ocorre a oxidação do cobre.
IV- A concentração de íons Ag+
na solução irá diminuir.
V- A massa da barra de cobre irá diminuir.
São corretas:
a) III, IV e V somente.
b) I, III e V somente.
c) II e IV somente.
d) I, IV e V somente.
e) I, II, III, IV e V.
09. Panelas de alumínio são muito utilizadas no cozimento de alimentos.
Os potenciais de redução indicam ser possível a reação desse metal com
a água. A não-ocorrência dessa reação é atribuída à uma presença de
uma camada aderente e protetora de óxido de alumínio, formada na
reação do metal com o oxigênio do ar.
a) Escreva a equação balanceada que representa a formação da camada
protetora.
b) Com os dados explique como foi feita a previsão de que o alumínio
pode reagir com a água.
Dados:
Al3+
+3e-
→ Al E=-1,66V
2 H2O + 2e-
→ H2+ 2OH-
E=-0,83V
10. A pilha alcalina de zinco e dióxido de manganês é um tipo de pilha
seca, em que o eletrólito é uma pasta de hidróxido de potássio ou de
sódio. A pilha com esse eletrólito tem maior durabilidade e não apresenta
os inconvenientes da pilha de pasta de cloreto de amônio.
Dados:
Zn(OH)2(s)+2e-
→ Zn(s) + 2 OH-
E=-1,249V
2 MnO2(s) + H2O(l) + 2e-
→ Mn2O3(s)+2 OH-
E=-0,251V
Com base nas informações e nos dados acima:
1) Determine a ddp da pilha.
2) Represente a reação global da pilha alcalina.
3) Represente:
a) A semi-reação que ocorre no ânodo da pilha.
b) A fórmula do oxidante.
4) Indique a função da pasta de hidróxido de potássio, KOH
5) Relacione com o processo de descarga da pilha
a) A quantidade H2O(l) na equação global.
b) A concentração de OH(aq) da pasta.
11.
No dia 25 de novembro de 2007, uma parte da arquibancada do Estádio
Otávio Mangabeira, a Fonte Nova, cedeu sob impacto de torcedores,
durante uma comemoração, provocando grande tragédia. Uma das
causas do acidente foi o desgaste, pela corrosão, da estrutura de ferro
do concreto armado.
Diariamente, a corrosão ocasiona estragos, muitas vezes invisíveis, em
milhões de construções, navios, veículos automotivos, dentre outros. No
mundo, calcula-se que 20% do ferro produzido destina-se à reposição
daquele que foi enferrujado. A corrosão do ferro é um processo
eletroquímico complexo, em que ocorre a formação de diversos
compostos e a participação de impurezas existentes no material.
Considerando-se os dados constantes da tabela representada acima, é
possível compreender, de forma simplificada, esse processo.
A partir da análise dessas considerações, com base nos dados da tabela
e admitindo que a ferrugem é constituída apenas por hidróxido de ferro
(III),
• determine a ddp da pilha formada entre o ferro e o oxigênio e identifique
se a corrosão do ferro é um processo espontâneo.
• mencione dois fatores eletroquímicos que condicionaram a corrosão da
estrutura de ferro do concreto armado do Estádio Otávio Mangabeira e
apresente uma explicação que justifique a aceleração desse processo na
presença de substâncias ácidas, a exemplo do CO2 e SO2, em meio
aquoso.
12. A energia elétrica, para consumo da população, é produzida a partir
de geradores elétricos, movidos por queda de água, por motor a diesel
ou por vapor de água a alta pressão ou, em menor escala, a partir de
pilhas e baterias utilizadas em computadores, calculadoras, câmaras de
video e filmadoras. A grande vantagem das pilhas e das baterias é que
são portáteis e acondicionam energia elétrica, embora de alto custo.
Entretanto, pilhas e baterias, quando descartadas de modo inadequado,
representam perigo à saúde e ao meio ambiente, em razão da natureza
tóxica das substâncias usadas na sua fabricação, a exemplo do cádmio,
do níquel, do mercúrio e de seus compostos.
A partir da análise dessas informações,
• identifique a forma de energia transformada em energia elétrica nos
geradores elétricos, e nas pilhas e baterias;
• identifique o sentido do fluxo de elétrons entre o cátodo e o ânodo nas
pilhas e nas baterias;
• apresente duas maneiras de evitar a contaminação do meio ambiente,
provocada pelo descarte inadequado de pilhas e de baterias.
13.(Bahiana-2013.1)
As pilhas de mercúrio não são recarregáveis, entretanto têm boa
capacidade de armazenar energia, voltagem constante por longo tempo
e, como são construídas em tamanho pequeno, em formato de “botão”,
são comumente usadas em aparelhos pequenos como relógios de pulso,
câmeras e aparelhos auditivos. Entretanto o descarte inadequado desse
tipo de pilha é um risco ao meio ambiente devido a presença do mercúrio
e de seus compostos.
Considerando as informações do texto e da tabela,
• escreva a equação global que representa a reação que ocorre
durante o funcionamento da pilha e determine o ∆Eº.
• apresente um argumento que justifique a preocupação com o
descarte inadequado de pilhas de mercúrio no ambiente.
14. (Bahiana -2011.2) ( ) Os produtos da reação global da pilha níquel-
cádmio
Cd + 2Ni(OH)3 → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
podem ser descartados no ambiente porque são inócuos à saúde.
15.(Bahiana-2011.1) ( ) As pilhas e as baterias geram energia que está
associada às reações de oxirredução que ocorrem durante o seu
funcionamento.
16. (Bahiana-2011.1)
A pilha de lítio-iodo foi desenvolvida para ser utilizada em aparelhos de
marcapasso. É pequena, leve, armazena bastante energia e tem duração
de cinco a oito anos. Fornece uma voltagem de 2,8V e, s durante o seu
funcionamento, pode ser fechada hermeticamente. A reação global
dessa pilha pode ser representada, de maneira simplificada, pela
equação
2Li(s) + I2(s) → 2 LiI(s)
Considerando-se essas informações, escreva a semiequação que
representa o processo de redução que ocorre no cátodo, durante o
funcionamento da pilha, e indique uma vantagem do uso de lítio, em
substituição ao mercúrio, Hg, na fabricação de marcapasso.
17.(Bahiana-2010.2) ( ) Os compostos de cádmio e acetato de mercúrio
são eliminados do corpo pelo suor e pela urina, não acarretando danos
ao indivíduo.
18.( ) Energia química se transforma em energia elétrica durante a
descarga de uma bateria.
19.
20.( ) O cátodo da pilha de hidrogênio, representado pela semi-
equação
é onde ocorre a redução do oxigênio
21. ( ) Uma vantagem do uso do hidrogênio em células de combustível
para produzir energia é que esse gás, tendo densidade igual a
0,071g/mL nas condições padrão, pode ser armazenado em recipientes
pequenos.
22.
A energia elétrica, para consumo da população, é produzida a partir de
geradores elétricos, movidos por queda de água, por motor a diesel ou
por vapor de água a alta pressão ou, em menor escala, a partir de pilhas
e baterias utilizadas em computadores, calculadoras, câmaras de video e
filmadoras. A grande vantagem das pilhas e das baterias é que são
portáteis e acondicionam energia elétrica, embora de alto custo.
Entretanto, pilhas e baterias, quando descartadas de modo inadequado,
representam perigo à saúde e ao meio ambiente, em razão da natureza
tóxica das substâncias usadas na sua fabricação, a exemplo do cádmio,
do níquel, do mercúrio e de seus compostos.
A partir da análise dessas informações,
• identifique a forma de energia transformada em energia elétrica nas
pilhas e baterias;
• identifique o sentido do fluxo de elétrons entre o cátodo e o ânodo nas
pilhas e nas baterias;
• apresente duas maneiras de evitar a contaminação do meio ambiente,
provocada pelo descarte inadequado de pilhas e de baterias.
23.
Uma scooter movida a célula de combustível foi uma das atrações da
Feira Industrial
de Hannover, na Alemanha. [...]O veículo é equipado com várias
soluções para célula de combustível [...]incluindo placas bipolares,
vedações, trocadores de calor, bombas elétricas de água eválvulas.
(SCOOTER.... In: A TARDE, 2004, p. 5).
A célula de combustível de hidrogênio-oxigênio constitui um meio de
gerar e estocar energia elétrica de forma contínua, com eficiência
próxima a 100%, enquanto o abastecimento de combustível for mantido.
O ânodo e o cátodo dessa célula são confeccionados à base de níquel
poroso, e o eletrólito é o hidróxido de potássio, KOH, em solução aquosa
concentrada.
24.
No dia 25 de novembro de 2007, uma parte da arquibancada do Estádio
Otávio Mangabeira, a Fonte Nova, cedeu sob impacto de torcedores,
durante uma comemoração, provocando grande tragédia. Uma das
causas do acidente foi o desgaste, pela corrosão, da estrutura de ferro
do concreto armado.
Diariamente, a corrosão ocasiona estragos, muitas vezes invisíveis, em
milhões de construções, navios, veículos automotivos, dentre outros. No
mundo, calcula-se que 20% do ferro produzido destina-se à reposição
daquele que foi enferrujado. A corrosão do ferro é um processo
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Considerando-se os dados constantes da tabela representada acima, é
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(III),
• determine a ddp da pilha formada entre o ferro e o oxigênio e identifique
se a corrosão do ferro é um processo espontâneo.
• mencione um fator eletroquímico que condicionaram a corrosão da
estrutura de ferro do concreto armado do Estádio Otávio Mangabeira.
gabarito
01.F 02.F 03.F 04.V 05.V 06.F-V 07.V 08.E 14.F 17.F 18.V 19.V 20.V
21.F

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Pilha2013

  • 1. tema - pilhas e baterias 01.( ) As baterias são dispositivos que convertem energia elétrica em energia química através de uma reação de óxido-redução. 02.( ) Nas baterias de níquel metal hidreto (NIMH),que podem ser consideradas uma evolução das de níquel cádmio (NiCd),pois são menos prejudiciais ao ambiente, a semi-reação catódica é representada por Cd + 2OH- → Cd(OH)2 + 2e- . 03.( ) Sabendo que a descarga da pilha metal hidreto é representada pela reação global espontânea 2NiO(OH) + 2H2O + Cd → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 , pode-se concluir que o elemento níquel é reduzido enquanto a pilha é recarregada. 04.( ) Com base nas semi-reações 2 H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2 OH- (aq) E°= -0,83 V O2(g) +2 H2O(l) + 4e- → 4 OH- (aq) E°= +0,40V pode-se afirmar que as células de combustível hidrogênio-oxigênio apresentam ddp igual a 1,23V e que íons OH- são consumidos no ânodo. 05.( ) O NH4Cl, presente na pasta eletrolítica presente na pilha seca, é um sal que em água origina uma solução de pH menor do que 7,0 a 25°C.
  • 2. 06. INSTRUÇÂO As duas proposições a seguir devem ser respondidas com base no texto: O acumulador chumbo-ácido, inventado, em 1859, pelo físico Gaston Planté, foi revolucionário uma vez que podia ser recarregado em lugar de ser descartado. Nesse acumulador, o eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico,H2SO4(aq). PbO2(s)+SO4 2- (aq) + 4 H+ (aq) + 2e- → PbSO4(s) + 2 H2O(l) E= 1,69 V PbSO4(s) +2e- → Pb(s)+ SO4 2- (aq) E= 0,251V ( ) A solução de ácido sulfúrico torna-se mais concentrada, durante a descarga do acumulador. ( ) Os acumuladores chumbo-ácido fornecem corrente elétrica para a partida de motores automotivos. 07. ( ) A pilha que funciona segundo a reação é alcalina, e o cádmio é agente redutor
  • 3. 08. Relativamente à pilha abaixo, fazem-se as afirmações: I- A reação global da pilha é dada pela equação Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag II- O eletrodo de prata é o pólo positivo. III- No ânodo, ocorre a oxidação do cobre. IV- A concentração de íons Ag+ na solução irá diminuir. V- A massa da barra de cobre irá diminuir. São corretas: a) III, IV e V somente. b) I, III e V somente. c) II e IV somente. d) I, IV e V somente. e) I, II, III, IV e V.
  • 4. 09. Panelas de alumínio são muito utilizadas no cozimento de alimentos. Os potenciais de redução indicam ser possível a reação desse metal com a água. A não-ocorrência dessa reação é atribuída à uma presença de uma camada aderente e protetora de óxido de alumínio, formada na reação do metal com o oxigênio do ar. a) Escreva a equação balanceada que representa a formação da camada protetora. b) Com os dados explique como foi feita a previsão de que o alumínio pode reagir com a água. Dados: Al3+ +3e- → Al E=-1,66V 2 H2O + 2e- → H2+ 2OH- E=-0,83V 10. A pilha alcalina de zinco e dióxido de manganês é um tipo de pilha seca, em que o eletrólito é uma pasta de hidróxido de potássio ou de sódio. A pilha com esse eletrólito tem maior durabilidade e não apresenta os inconvenientes da pilha de pasta de cloreto de amônio. Dados: Zn(OH)2(s)+2e- → Zn(s) + 2 OH- E=-1,249V 2 MnO2(s) + H2O(l) + 2e- → Mn2O3(s)+2 OH- E=-0,251V Com base nas informações e nos dados acima: 1) Determine a ddp da pilha. 2) Represente a reação global da pilha alcalina. 3) Represente: a) A semi-reação que ocorre no ânodo da pilha. b) A fórmula do oxidante. 4) Indique a função da pasta de hidróxido de potássio, KOH 5) Relacione com o processo de descarga da pilha a) A quantidade H2O(l) na equação global. b) A concentração de OH(aq) da pasta.
  • 5. 11. No dia 25 de novembro de 2007, uma parte da arquibancada do Estádio Otávio Mangabeira, a Fonte Nova, cedeu sob impacto de torcedores, durante uma comemoração, provocando grande tragédia. Uma das causas do acidente foi o desgaste, pela corrosão, da estrutura de ferro do concreto armado. Diariamente, a corrosão ocasiona estragos, muitas vezes invisíveis, em milhões de construções, navios, veículos automotivos, dentre outros. No mundo, calcula-se que 20% do ferro produzido destina-se à reposição daquele que foi enferrujado. A corrosão do ferro é um processo eletroquímico complexo, em que ocorre a formação de diversos compostos e a participação de impurezas existentes no material. Considerando-se os dados constantes da tabela representada acima, é possível compreender, de forma simplificada, esse processo. A partir da análise dessas considerações, com base nos dados da tabela e admitindo que a ferrugem é constituída apenas por hidróxido de ferro (III), • determine a ddp da pilha formada entre o ferro e o oxigênio e identifique se a corrosão do ferro é um processo espontâneo. • mencione dois fatores eletroquímicos que condicionaram a corrosão da estrutura de ferro do concreto armado do Estádio Otávio Mangabeira e apresente uma explicação que justifique a aceleração desse processo na presença de substâncias ácidas, a exemplo do CO2 e SO2, em meio aquoso.
  • 6. 12. A energia elétrica, para consumo da população, é produzida a partir de geradores elétricos, movidos por queda de água, por motor a diesel ou por vapor de água a alta pressão ou, em menor escala, a partir de pilhas e baterias utilizadas em computadores, calculadoras, câmaras de video e filmadoras. A grande vantagem das pilhas e das baterias é que são portáteis e acondicionam energia elétrica, embora de alto custo. Entretanto, pilhas e baterias, quando descartadas de modo inadequado, representam perigo à saúde e ao meio ambiente, em razão da natureza tóxica das substâncias usadas na sua fabricação, a exemplo do cádmio, do níquel, do mercúrio e de seus compostos. A partir da análise dessas informações, • identifique a forma de energia transformada em energia elétrica nos geradores elétricos, e nas pilhas e baterias; • identifique o sentido do fluxo de elétrons entre o cátodo e o ânodo nas pilhas e nas baterias; • apresente duas maneiras de evitar a contaminação do meio ambiente, provocada pelo descarte inadequado de pilhas e de baterias. 13.(Bahiana-2013.1) As pilhas de mercúrio não são recarregáveis, entretanto têm boa capacidade de armazenar energia, voltagem constante por longo tempo e, como são construídas em tamanho pequeno, em formato de “botão”, são comumente usadas em aparelhos pequenos como relógios de pulso, câmeras e aparelhos auditivos. Entretanto o descarte inadequado desse tipo de pilha é um risco ao meio ambiente devido a presença do mercúrio e de seus compostos. Considerando as informações do texto e da tabela, • escreva a equação global que representa a reação que ocorre durante o funcionamento da pilha e determine o ∆Eº.
  • 7. • apresente um argumento que justifique a preocupação com o descarte inadequado de pilhas de mercúrio no ambiente. 14. (Bahiana -2011.2) ( ) Os produtos da reação global da pilha níquel- cádmio Cd + 2Ni(OH)3 → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 podem ser descartados no ambiente porque são inócuos à saúde. 15.(Bahiana-2011.1) ( ) As pilhas e as baterias geram energia que está associada às reações de oxirredução que ocorrem durante o seu funcionamento. 16. (Bahiana-2011.1) A pilha de lítio-iodo foi desenvolvida para ser utilizada em aparelhos de marcapasso. É pequena, leve, armazena bastante energia e tem duração de cinco a oito anos. Fornece uma voltagem de 2,8V e, s durante o seu funcionamento, pode ser fechada hermeticamente. A reação global dessa pilha pode ser representada, de maneira simplificada, pela equação 2Li(s) + I2(s) → 2 LiI(s) Considerando-se essas informações, escreva a semiequação que representa o processo de redução que ocorre no cátodo, durante o funcionamento da pilha, e indique uma vantagem do uso de lítio, em substituição ao mercúrio, Hg, na fabricação de marcapasso. 17.(Bahiana-2010.2) ( ) Os compostos de cádmio e acetato de mercúrio são eliminados do corpo pelo suor e pela urina, não acarretando danos ao indivíduo. 18.( ) Energia química se transforma em energia elétrica durante a descarga de uma bateria. 19.
  • 8. 20.( ) O cátodo da pilha de hidrogênio, representado pela semi- equação é onde ocorre a redução do oxigênio 21. ( ) Uma vantagem do uso do hidrogênio em células de combustível para produzir energia é que esse gás, tendo densidade igual a 0,071g/mL nas condições padrão, pode ser armazenado em recipientes pequenos. 22. A energia elétrica, para consumo da população, é produzida a partir de geradores elétricos, movidos por queda de água, por motor a diesel ou por vapor de água a alta pressão ou, em menor escala, a partir de pilhas e baterias utilizadas em computadores, calculadoras, câmaras de video e filmadoras. A grande vantagem das pilhas e das baterias é que são portáteis e acondicionam energia elétrica, embora de alto custo. Entretanto, pilhas e baterias, quando descartadas de modo inadequado, representam perigo à saúde e ao meio ambiente, em razão da natureza tóxica das substâncias usadas na sua fabricação, a exemplo do cádmio, do níquel, do mercúrio e de seus compostos. A partir da análise dessas informações, • identifique a forma de energia transformada em energia elétrica nas pilhas e baterias; • identifique o sentido do fluxo de elétrons entre o cátodo e o ânodo nas pilhas e nas baterias; • apresente duas maneiras de evitar a contaminação do meio ambiente, provocada pelo descarte inadequado de pilhas e de baterias.
  • 9. 23. Uma scooter movida a célula de combustível foi uma das atrações da Feira Industrial de Hannover, na Alemanha. [...]O veículo é equipado com várias soluções para célula de combustível [...]incluindo placas bipolares, vedações, trocadores de calor, bombas elétricas de água eválvulas. (SCOOTER.... In: A TARDE, 2004, p. 5). A célula de combustível de hidrogênio-oxigênio constitui um meio de gerar e estocar energia elétrica de forma contínua, com eficiência próxima a 100%, enquanto o abastecimento de combustível for mantido. O ânodo e o cátodo dessa célula são confeccionados à base de níquel poroso, e o eletrólito é o hidróxido de potássio, KOH, em solução aquosa concentrada. 24. No dia 25 de novembro de 2007, uma parte da arquibancada do Estádio Otávio Mangabeira, a Fonte Nova, cedeu sob impacto de torcedores, durante uma comemoração, provocando grande tragédia. Uma das causas do acidente foi o desgaste, pela corrosão, da estrutura de ferro do concreto armado. Diariamente, a corrosão ocasiona estragos, muitas vezes invisíveis, em milhões de construções, navios, veículos automotivos, dentre outros. No mundo, calcula-se que 20% do ferro produzido destina-se à reposição daquele que foi enferrujado. A corrosão do ferro é um processo eletroquímico complexo, em que ocorre a formação de diversos compostos e a participação de impurezas existentes no material. Considerando-se os dados constantes da tabela representada acima, é possível compreender, de forma simplificada, esse processo.
  • 10. A partir da análise dessas considerações, com base nos dados da tabela e admitindo que a ferrugem é constituída apenas por hidróxido de ferro (III), • determine a ddp da pilha formada entre o ferro e o oxigênio e identifique se a corrosão do ferro é um processo espontâneo. • mencione um fator eletroquímico que condicionaram a corrosão da estrutura de ferro do concreto armado do Estádio Otávio Mangabeira. gabarito 01.F 02.F 03.F 04.V 05.V 06.F-V 07.V 08.E 14.F 17.F 18.V 19.V 20.V 21.F