O trabalho produzido por uma pilha é proporcional à diferença de potencial (ddp) nela desenvolvida quando se une uma meia-pilha onde a reação eletrolítica de redução ocorre espontaneamente (cátodo) com outra meia pilha onde a reação eletrolítica de oxidação, ocorre espontaneamente (ânodo).
Ag Ag^++e
E=-0,80 V
Cu Cu^2++2 e
E=-0,34 V
Cd Cd^2++2 e
E=+0,40 V
Fe Fe^2++2 e
E=+0,44 V
Zn Zn^2++2 e
E=+0,76 V
Com base nas semi-reações eletrolíticas acima, colocadas no sentido da oxidação, e seus respectivos potenciais, assinale a opção que indica os metais que produzirão maior valor de ddp quando combinados para formar uma pilha.
a) Cobre como cátodo e prata como ânodo.
b) Prata como cátodo e zinco como ânodo.
c) Zinco como cátodo e cádmio como ânodo.
d) Cádmio como cátodo e cobre como ânodo.
e) Ferro como cátodo e zinco como ânodo.

Passo 1

Beleza, galera! Vamos resolver esse exercício de eletroquímica juntos. A questão fala sobre pilhas, que são dispositivos que geram energia elétrica através de reações químicas. Nesse caso, a gente precisa encontrar qual combinação de metais vai criar a maior diferença de potencial (ddp) quando formam uma pilha. Para isso, vamos usar as informações das semi-reações eletrolíticas que a gente tem.

Passo 2

Primeiro, vamos listar todas as semi-reações que foram dadas, com seus respectivos potenciais de eletrodo (E):
Ag & Ag^+ + e^- E = -0,80 , V Cu & Cu^2+ + 2e^- E = -0,34 , V Cd & Cd^2+ + 2e^- E = +0,40 , V Fe & Fe^2+ + 2e^- E = +0,44 , V Zn & Zn^2+ + 2e^- E = +0,76 , V

Passo 3

Agora, precisamos entender como calcular a diferença de potencial da pilha (E Ecelula = Ecátodo - Eânodo ). A fórmula é:
áâ
Onde:
  • C��todo é onde ocorre a redução (ganha elétrons).
  • Ânodo é onde ocorre a oxidação (perde elétrons).
Como as semi-reações estão no sentido da oxidação, para encontrar o E do cátodo, precisamos inverter a reação de oxidação para a reação de redução e mudar o sinal do potencial.

Passo 4

Vamos analisar cada opção e calcular o E :
Opção a) Cobre como cátodo e prata como ânodo.
  • E á (Cu ) = +0,34 V
  • E â (Ag Ag ) = -0,80 V
  • E = 0,34 - (-0,80) = 1,14 V
Opção b) Prata como cátodo e zinco como ânodo.
  • E á (Ag ) = +0,80 V
  • E â (Zn Zn ) = +0,76 V
  • E = 0,80 - 0,76 = 0,04 V
Opção c) Zinco como cátodo e cádmio como ânodo.
  • E á (Zn ) = -0,76 V
  • E â (Cd Cd ) = +0,40 V
  • E = -0,76 - 0,40 = -1,16 V (Não é uma pilha espontânea)
Op��ão d) Cádmio como cátodo e cobre como ânodo.
  • E á (Cd ) = -0,40 V
  • E â (Cu Cu ) = -0,34 V
  • E = -0,40 - (-0,34) = -0,06 V (Não é uma pilha espontânea)
Opção e) Ferro como cátodo e zinco como ânodo.
  • E á (Fe ) = -0,44 V
  • E â (Zn Zn ) = +0,76 V
  • E = -0,44 - 0,76 = -1,20 V (Não é uma pilha espontânea)

Resposta

A opção que indica os metais que produzirão o maior valor de ddp é a opção a) Cobre como cátodo e prata como ânodo com uma diferença de potencial de 1,14 V.

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