Pilhas são dispositivos eletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica por meio de reações de oxirredução espontâneas. Em uma pilha, o ânodo é o eletrodo onde ocorre oxidação, enquanto o cátodo é o eletrodo onde ocorre redução. A diferença de potencial entre os eletrodos depende da tendência de cada espécie em ganhar ou perder elétrons, expressa pelos potenciais-padrão de redução.
No Ensino Médio, o estudo de pilhas envolve interpretar esquemas, comparar potenciais, prever fluxo de elétrons, identificar funções da ponte salina e analisar fatores que afetam a ddp. Em questões difíceis, é essencial relacionar conceitos, cálculos simples e análise química cuidadosa, distinguindo processos espontâneos de não espontâneos e compreendendo como concentração, natureza dos eletrodos e condições do sistema influenciam o funcionamento da pilha.
Questões de pilhas
Questão 01
Gabarito: alternativa C). Correto. O Zn oxida no ânodo, liberando elétrons que seguem para o Cu, onde ocorre redução.
Questão 02
Gabarito: alternativa B). Correto. No ânodo, a formação de Zn2+ torna a solução mais positiva, atraindo ânions da ponte salina.
Comentários por alternativa:
- A) Cátions não compensam o excesso de carga positiva gerado pelo aumento de Zn2+ na solução.
- B) Correto. No ânodo, a formação de Zn2+ torna a solução mais positiva, atraindo ânions da ponte salina.
- C) No zinco ocorre oxidação, não recepção de elétrons; além disso, K+ não neutraliza excesso positivo ali.
- D) No compartimento do cobre ocorre redução, não oxidação; os ânions seguem para onde cresce a carga positiva.
- E) Sem migração iônica, haveria acúmulo de cargas e o funcionamento da pilha seria interrompido.
Questão 03
Gabarito: alternativa A). Correto. O Mg oxida, Ag+ reduz, e a ddp é 0,80 – (-2,37) = 3,17 V.
Comentários por alternativa:
- A) Correto. O Mg oxida, Ag+ reduz, e a ddp é 0,80 – (-2,37) = 3,17 V.
- B) A ddp foi calculada incorretamente e a equação não conserva adequadamente elétrons nem cargas.
- C) A reação escrita é a inversa da espontânea; por isso o sinal da ddp não representa a pilha galvânica.
- D) A equação não está balanceada e a ddp não resulta da diferença correta entre os potenciais.
- E) Mg2+ não se reduz espontaneamente diante de Ag+ em uma pilha galvânica nessas condições.
Questão 04
Gabarito: alternativa B). Correto. O maior potencial de redução indica redução de Fe3+ e oxidação do par estanho no sentido inverso.
Comentários por alternativa:
- A) Se ambos ocorressem assim, haveria duas semirreações de redução, sem coerência com a pilha proposta.
- B) Correto. O maior potencial de redução indica redução de Fe3+ e oxidação do par estanho no sentido inverso.
- C) Fe3+ para Fe2+ é redução, não oxidação; além disso, a outra semirreação também deve participar.
- D) O par fornecido para o estanho é Sn4+/Sn2+, não envolve formação de estanho metálico.
- E) Em pilhas, uma espécie reduz e outra oxida; duas reduções simultâneas não fecham o circuito químico.
Questão 05
Gabarito: alternativa B). Correto. Em muitas pilhas metálicas, íons se reduzem no cátodo e se depositam sobre o eletrodo.
Comentários por alternativa:
- A) Receber elétrons está ligado à redução; em eletrodos metálicos, isso frequentemente favorece deposição, não dissolução.
- B) Correto. Em muitas pilhas metálicas, íons se reduzem no cátodo e se depositam sobre o eletrodo.
- C) Quem fornece elétrons ao circuito é o ânodo; o cátodo os recebe do circuito externo.
- D) No cátodo ocorre redução, não oxidação; por isso essa justificativa está invertida.
- E) A migração de cátions pode ocorrer, mas isso não torna correta a ideia de diminuição de massa no cátodo.
Questão 06
Gabarito: alternativa B). Correto. Ao consumir Cu2+ e formar Zn2+, a reação avança e a ddp cai em relação ao valor-padrão.
Comentários por alternativa:
- A) Maior condutividade não implica aumento da ddp eletroquímica da pilha nesse contexto.
- B) Correto. Ao consumir Cu2+ e formar Zn2+, a reação avança e a ddp cai em relação ao valor-padrão.
- C) Os potenciais-padrão são constantes de referência, mas a ddp real varia com as concentrações.
- D) Fora do padrão a pilha continua funcionando; a ddp não zera imediatamente por isso.
- E) A inversão espontânea não ocorre por simples diminuição de Cu2+ enquanto a reação ainda for favorável.
Questão 07
Gabarito: alternativa C). Correto. Em pilhas de concentração, a diferença de concentração cria o desequilíbrio que gera a ddp.
Comentários por alternativa:
- A) A questão não menciona diferença de temperatura; a origem proposta é a concentração distinta de Cu2+.
- B) Os eletrodos são ambos de cobre, portanto não há diferença de metais neste sistema.
- C) Correto. Em pilhas de concentração, a diferença de concentração cria o desequilíbrio que gera a ddp.
- D) Ânions não liberam elétrons para o circuito externo; quem faz isso é a reação no eletrodo.
- E) A ponte salina fecha o circuito iônico, mas não é a fonte da ddp da pilha.
Questão 08
Gabarito: alternativa B). Correto. X oxida no ânodo, Y3+ reduz no cátodo, e E° = 0,50 – (-0,20) = 0,70 V.
Comentários por alternativa:
- A) O eletrodo Y é o cátodo, não o ânodo, pois seu potencial de redução é maior.
- B) Correto. X oxida no ânodo, Y3+ reduz no cátodo, e E° = 0,50 – (-0,20) = 0,70 V.
- C) Ânodo e cátodo são eletrodos, não íons em solução; além disso, a ddp da pilha espontânea é positiva.
- D) A disposição dos eletrodos está invertida e o sinal negativo contraria a espontaneidade da pilha.
- E) O valor correto é a diferença entre os potenciais, resultando em 0,70 V, não 0,50 V.
Questão 09
Gabarito: alternativa B). Correto. Sem ponte salina, há acúmulo de cargas nas soluções e a corrente cessa rapidamente.
Comentários por alternativa:
- A) O fio metálico conduz elétrons, mas não substitui a migração de íons entre as soluções.
- B) Correto. Sem ponte salina, há acúmulo de cargas nas soluções e a corrente cessa rapidamente.
- C) A ponte salina é essencial para neutralidade elétrica e continuidade do funcionamento da pilha.
- D) Pilhas galvânicas fornecem corrente contínua; essa troca não gera corrente alternada.
- E) Mesmo com resistência menor no metal, o problema central continua sendo a ausência de condução iônica.
Questão 10
Gabarito: alternativa A). Correto. A maior ddp ocorre entre Cl2/Cl- como redução e I-/I2 como oxidação: 1,36 – 0,54 = 0,82 V.
Comentários por alternativa:
- A) Correto. A maior ddp ocorre entre Cl2/Cl- como redução e I-/I2 como oxidação: 1,36 – 0,54 = 0,82 V.
- B) Essa pilha é espontânea, mas a ddp é menor: 1,07 – 0,54 = 0,53 V.
- C) Cl2/Cl- tem maior tendência a reduzir, então não é o melhor candidato a ânodo espontâneo.
- D) Também é espontânea, porém com ddp menor: 1,07 – 0,54 = 0,53 V.
- E) É espontânea, mas sua ddp é 1,36 – 1,07 = 0,29 V, inferior à máxima.
Comentários por alternativa: