Mackenzie 2010/2
A bateria de chumbo é uma associação de pilhas ligadas em série, constituída por um eletrodo de chumbo e por outro eletrodo de PbO2, ambos mergulhados em uma solução de ácido sulfúrico, 30% em massa, com densidade aproximada de 1,30 g/mL a 25ºC, que, quando derramada, pode ser neutralizada por uma solução de caráter básico.
As reações que acontecem no interior da bateria estão representadas abaixo.
A respeito das baterias de chumbo, considere as afirmações I, II, III e IV.
I. A concentração da solução de ácido sulfúrico utilizada na bateria é de aproximadamente 390 g/L.
II. Um derramamento da solução de bateria pode ser neutralizado com uma solução de cloreto de amônio.
III. Uma solução de bateria pode ser preparada a partir da diluição de 100 mL de ácido sulfúrico, 18 mol/L, com água pura, até volume final de 1 L.
IV. A equação Pb(s) + PbO2(s) + 2H3O+ (aq) + 2 HSO4 - (aq) → 2 PbSO4(s) + 4H2O(l) representa a reação global que ocorre na bateria.
Dado: massa molar do H2SO4 = 98 g/mol.
Dessas afirmações, estão corretas, apenas
I e II.
II, III e IV.
II e IV.
III e IV.
I e IV.
Resolução
Afirmação I – concentração em g L⁻¹
• 30 % (m/m) significa 30 g de H2SO4 em cada 100 g de solução.
• d = 1,30 g mL⁻¹ → 1 L de solução tem 1 000 mL × 1,30 g mL⁻¹ = 1 300 g.
• massa de soluto em 1 L = 0,30 × 1 300 g = 390 g.
Concentração ≈ 390 g L⁻¹ → correta.
Afirmação II – neutralização do derramamento
O ácido deve ser neutralizado por uma base. Cloreto de amônio (NH4Cl) é um sal de caráter levemente ácido (hidrólise gerando NH4+), portanto não neutraliza eficientemente H2SO4. Falsa.
Afirmação III – preparo por diluição
• Pretendida: mesma concentração da bateria (≈ 4 mol L⁻¹, pois 390 g/98 g mol⁻¹ ≅ 4,0 mol L⁻¹).
• C1V1 = C2V2: 18 mol L⁻¹ × 0,100 L = C2 × 1 L → C2 = 1,8 mol L⁻¹ (< 4 mol L⁻¹).
Falsa.
Afirmação IV – reação global
Somando os semirrecursos mostrados (ânodo + cátodo) obtém-se:
Pb(s) + PbO2(s) + 2 H3O+(aq) + 2 HSO4−(aq) → 2 PbSO4(s) + 4 H2O(l)
Exatamente a equação apresentada. Correta.
Conclusão – corretas apenas I e IV ⇒ alternativa E.
Dicas
Erros Comuns
- % (m/m): razão massa-massa; com densidade converte-se em g L⁻¹.
- Diluição: C1V1 = C2V2. A quantidade (n) de soluto permanece constante.
- Neutralização ácido-base: ácido forte requer base ou sal de caráter básico (ex.: NaHCO3, NaOH).
- Bateria de chumbo: pilha secundária (recarregável) com placas de Pb e PbO2 em H2SO4. Reação global produz PbSO4 e água.
