Numa pilha formada por um compartimento com ferro metálico imerso em uma solução 1 mol / L de Fe^2+ e outro compartimento com zinco metálico imerso em uma solução 1 mol / L de Zn ^2+ unidos por uma ponte salina contendo KCl saturada em agar-agar e os eletrodos metálicos unidos por um fio condutor. Considere as afirmações e assinale a alternativa correta.
I-O catodo é a placa de Fe onde os íons Fe^2+ recebem 2 elétrons, oriundos da oxidação do Zn no anodo, e se deposita sobre a placa na forma de ferro metálico.
II - O anodo é a placa de Zn polarizada negativamente devido ao acúmulo de elétrons oriundos da oxidação do Zn e na solução deste compartimento a eletroneutralidade do meio será mantida pelos íons Cl que serão transportados da ponte salina para este compartimento eletródico.
III - O anodo é a placa de Zn onde o Zn metálico é depositado e a placa de Fe é o catodo onde o ferro sofre redução.
IV - O potencial padrão da pilha é -1,203 V.
a) Somente as afirmações I e II estão corretas
b) Somente a afirmação I está correta
c) Somente a III está incorreta
d) Todas estão corretas

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma pilha eletroquímica formada por ferro e zinco, cada um imerso em suas respectivas soluções de íons ( Fe^2+ e Zn^2+) com concentração de 1 mol/L. Esses compartimentos estão ligados por uma ponte salina com KCl em agar-agar e os eletrodos estão conectados por um fio condutor. Precisamos analisar quatro afirmações sobre essa pilha e identificar qual alternativa está correta. Para resolver isso, vamos precisar entender como funcionam as reações de oxidação e redução nas pilhas, identificar o ânodo e o cátodo, e calcular o potencial padrão da pilha.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que em uma pilha eletroquímica, o ânodo é onde ocorre a oxidação (perda de elétrons) e o cátodo é onde ocorre a redução (ganho de elétrons). Além disso, o potencial padrão da pilha ( E°cel) é calculado pela diferença entre o potencial de redução do cátodo e o do ânodo:
E°cel = E°cátodo - E°ânodo áâ

Passo 3

Vamos identificar os potenciais de redução padrão para cada meia-reação:
  • Zinco: Zn^2+ + 2e^- Zn; E° = -0,76, V
  • Ferro: Fe^2+ + 2e^- Fe; E° = -0,44, V
Como o zinco tem um potencial de redução mais negativo, ele é mais propenso a sofrer oxidação. Portanto, o zinco será o ânodo e o ferro será o cátodo.

Passo 4

Agora, vamos analisar cada afirmação:
I - “O cátodo é a placa de Fe onde os íons Fe^2+ recebem 2 elétrons, oriundos da oxidação do Zn no ânodo, e se deposita sobre a placa na forma de ferro metálico.”
Esta afirmação está correta. No cátodo, os íons Fe^2+ recebem elétrons e se transformam em ferro metálico.
II - “O anodo é a placa de Zn polarizada negativamente devido ao acúmulo de elétrons oriundos da oxidação do Zn e na solução deste compartimento a eletroneutralidade do meio será mantida pelos íons Cl que serão transportados da ponte salina para este compartimento eletródico.”
Esta também está correta. No ânodo de Zn, ocorre a oxidação do zinco, liberando elétrons que fazem com que a placa fique negativa. Os íons Cl- da ponte salina ajudam a manter a eletroneutralidade.
III - “O anodo é a placa de Zn onde o Zn metálico é depositado e a placa de Fe é o cátodo onde o ferro sofre redução.”
Esta afirmação está incorreta. No ânodo, o zinco não é depositado; ele é oxidado, ou seja, o zinco metálico se dissolve para formar Zn^2+. O ferro não é depositado no ânodo, mas sim no cátodo onde ocorre a redução.
IV - “O potencial padrão da pilha é -1,203 V.”
Esta afirmação está incorreta. Calculando o potencial padrão:
E°cel = E°cátodo - E°ânodo = (-0,44, V) - (-0,76, V) = +0,32, V áâ
Portanto, o potencial padrão é +0,32 V, não -1,203 V.

Resposta

A alternativa correta é a) Somente as afirmações I e II estão corretas.

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