As pilhas alcalinas entraram em moda recentemente e são usadas em quase tudo que exige em trabalho contínuo e duradouro, desde relógios de pulso até calculadoras eletrônicas. Uma das destas pilhas mais usadas é a de níquel/cádmio, que chega a ter uma duração maior do que a da bateria de automóvel e ainda pode ser recarregada várias vezes. Ela é constituída pelo metal cádmio hidróxido de níquel III e uma pasta hidróxido de potássio. Considere que os potenciais-padrão de redução são:
Cd^2+(s)+2 e^- Cd^circ(s) & E^circ=-0,4 V Ni^3+(s)+1 e^- Ni^2+(s) & E^circ=+1,0 V
Entre as opções a seguir, indique a que apresenta o sentido do fluxo de elétrons e a força eletromotriz da pilha níquel-cádmio.
A) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III De
B) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III De
C) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III De
D) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio De
E) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio De

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre pilhas alcalinas, especificamente a pilha de níquel-cádmio. O enunciado nos dá duas reações de redução com seus potenciais padrão e pede para determinar o sentido do fluxo de elétrons e a força eletromotriz (ΔE°) da pilha. Para isso, a gente vai precisar entender um pouquinho sobre potenciais de redução e como eles determinam o funcionamento da pilha.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar as duas reações de redução que a questão nos deu:
Cd^2+(s) + 2 e^- Cd^circ(s) & E^circ = -0,4 V Ni^3+(s) + 1 e^- Ni^2+(s) & E^circ = +1,0 V
O potencial padrão de redução (E°) indica a tendência de uma espécie ganhar elétrons. Quanto maior o E°, mais forte é o agente oxidante, ou seja, mais ela quer ganhar elétrons.

Passo 3

Agora, vamos identificar qual dos dois eletrodos vai atuar como cátodo e qual como ânodo.
  • Cátodo: onde ocorre a redução, ou seja, a espécie com o maior E° vai ser reduzida.
  • Ânodo: onde ocorre a oxidação, que é o reverso da redução da espécie com o menor E°.
Aqui, o Ni^3+ tem um E° de +1,0 V, que é maior que o de Cd^2+ que é -0,4 V. Isso significa que o níquel vai ser o cátodo e o cádmio será o ânodo.

Passo 4

Com isso, os elétrons vão fluir do ânodo (cádmio) para o cátodo (níquel). O fluxo de elétrons sempre ocorre do potencial menor para o maior.

Passo 5

Agora, vamos calcular a força eletromotriz da pilha usando a fórmula:
Deáâ
Substituindo os valores:
De

Resposta

A opção correta é a A) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III De.

Exercícios relacionados

As reações de oxidação-redução estão presentes em diversas atividades industriais, como a produção de metais e de ligas metálicas. Fazem parte também do nosso cotidiano, como o escurecimento de joias e objetos de prata, a ferrugem de portões, entre outros. Neste contexto, a obtenção de manganês (Mn) a partir da pirolusita (MnO2) um de seus minérios, pode ser representada pela equação química balanceada, a seguir.
MnO2+C Mn+CO2
Observe todas as espécies que aparecem nos reagentes e nos produtos. Os números de oxidação do Manganês (Mn), do Oxigênio (O) e do Carbono © nessa reação, são, respectivamente:
A) +4 e 0; -2 e -2; 0 e +2
B) +2 e - 2 ;-2 e +2 ;-2 e+2
C) +4 e 0; - 2 e - 2 ; 0 e +4
D) -2 e+2 ;+2 e+2 ; 0 e+4
Quando um prego de ferro é mergulhado em uma solução aquosa de sulfato de cobre(II), observa-se a formação de cobre metálico sobre a superfície do prego em decorrência da reação representada por
Fe(s)+CuSO4(aq) Cu(s)+FeSO4(aq)
Essa é uma reação de oxirredução na qual:
A) o ferro metálico perde elétrons e, portanto, é o agente oxidante.
B) o ferro metálico perde elétrons e, portanto, é o agente redutor.
C) o ferro metálico ganha elétrons e, portanto, é o agente oxidante.
D) o íon de cobre(II) ganha elétrons e, portanto, é o agente redutor.
E) o íon de cobre(II) perde elétrons e, portanto, é o agente oxidante.
A tendência de um elemento sofrer oxidação ou redução pode ser avaliada pelo seu potencial-padrão de redução, E^0. Esse parâmetro pode explicar como os elementos aparecem na natureza. Por exemplo, a grande maioria dos elementos metálicos é encontrada na forma oxidada (como Mn^+) em minérios de óxidos, sulfetos, carbonatos, sulfatos, silicatos etc., enquanto alguns poucos elementos metálicos se encontram também na forma nativa (como metal não oxidado). Considere os seguintes valores de E 0 :
Ag^+(aq)+e^- <=ftarrows Ag(s), E^0=+0,80 V
Cu^2+(aq)+2 e^- <=ftarrows Cu(s), E^0=+0,34 V
Pb^2+(aq)+2 e^- <=ftarrows Pb(s), E^0=-0,13 V
Cd^2+(aq)+2 e^- <=ftarrows Cd(s), E^0=-0,40 V
Cr^3+(aq)+3 e^- <=ftarrows Cr(s), E^0=-0,74 V
Quais são os metais que apresentam maior tendência de ser encontrados na natureza somente na forma oxidada?
A) Ag, Cu e Pb .
B) CuePb .
C) Ag e Cu .
D) Pb, CdeCr.
O tungstênio é encontrado em vários minerais, como óxidos de volframita - (Fe, Mn) WO4 e a scheelita - CaWO4. É usado em filamentos de lâmpadas incandescentes, em tanques de guerra, balas de revólver e em ferramentas de corte e perfuração. Acerca da espécie química CaWO4 e seus átomos constituintes, No composto CaWO4 o número de oxidação (Nox) do tungstênio é:
A) +2
B) +3
C) +4
D) +5
E) +6