UNCISAL 2017
A pilha de combustível é um dispositivo eletroquímico que converte energia química em energia elétrica. A mais conhecida é a de hidrogênio-oxigênio, que opera continuamente, pois os reagentes são os gases oxigênio e hidrogênio que são alimentados por uma fonte externa à medida das necessidades, produzindo água limpa, que pode ser utilizada para consumo e energia elétrica. As semirreações da pilha em solução concentrada de KOH são
a) 2 H2(g) + 4 OH- (aq) → 4 H2O(l) + 4 e-;
b) O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e- → 4 OH- (aq).
Em relação à pilha, dadas as afirmativas,
I. A reação geral da pilha é 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l).
II. O hidrogênio é o agente oxidante.
III. A reação de redução ocorre na semirreação b.
verifica-se que está(ão) correta(s)
II, apenas.
III, apenas.
I e II, apenas.
I e III, apenas.
I, II e III.
Resolução
Solução detalhada
As semirreações fornecidas são:
a) \(2\,\text{H}_2(g)+4\,\text{OH}^-_{(aq)} \;\longrightarrow\; 4\,\text{H}_2\text{O}_{(l)}+4e^-\) — oxidação (perda de elétrons).
b) \(\text{O}_2(g)+2\,\text{H}_2\text{O}_{(l)}+4e^- \;\longrightarrow\; 4\,\text{OH}^-_{(aq)}\) — redução (ganho de elétrons).
1. Reação global (afirmativa I)
Somando as semirreações e cancelando os 4 elétrons:
\(2\,\text{H}_2+4\,\text{OH}^-+\text{O}_2+2\,\text{H}_2\text{O}\;\longrightarrow\;4\,\text{H}_2\text{O}+4\,\text{OH}^-\)
Cancelam-se também os íons \(\text{OH}^-\):
\(2\,\text{H}_2+\text{O}_2\;\longrightarrow\;2\,\text{H}_2\text{O}\)
Portanto, a afirmativa I está correta.
2. Agente oxidante (afirmativa II)
• O agente oxidante é a espécie que se reduz.
• Na pilha, o gás que se reduz é o oxigênio (semirreação b).
• O hidrogênio sofre oxidação e, por isso, é o agente redutor, não oxidante.
Logo, a afirmativa II está incorreta.
3. Semirreação de redução (afirmativa III)
A semirreação b recebe elétrons (ganho de 4 e⁻) e, portanto, é de redução. Assim, a afirmativa III está correta.
Conclusão
Estão corretas apenas as afirmativas I e III. A alternativa correta é a letra D.
Dicas
Erros Comuns
- Pilha (célula galvânica): dispositivo que converte energia química espontânea em elétrica através de reações redox.
- Ânodo: eletrodo onde ocorre oxidação (perda de elétrons).
- Cátodo: eletrodo onde ocorre redução (ganho de elétrons).
- Agente redutor: espécie que se oxida, cedendo elétrons.
- Agente oxidante: espécie que se reduz, recebendo elétrons.
