Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos...

Q1854369

Constantes

Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 × 10²³ mol⁻¹

Constante de Faraday (F) = 9,65 × 10⁴ C⋅mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ A⋅s⋅mol⁻¹ = 9,65 × 10⁴ J⋅V⁻¹⋅mol⁻¹

Carga elementar = 1,60 × 10⁻¹⁹ C

Constante dos gases (R) = 8,21 × 10⁻² atm⋅L⋅K⁻¹⋅mol⁻¹ = 8,31 J⋅K⁻¹⋅mol⁻¹ = 1,98 cal⋅K⁻¹⋅mol⁻¹

Constante de Planck (h) = 6,63 × 10⁻³⁴ J⋅s

Velocidade da luz no vácuo = 3,0 × 10⁸ m⋅s⁻¹

Número de Euler (e) = 2,72

Definições

Pressão: 1 atm = 760 mmHg = 1,01325 × 10⁵ N⋅m⁻² = 1,01325 bar

Energia: 1 J = 1 N⋅m = 1 kg⋅m²⋅s⁻² = 6,24 × 10¹⁸ eV

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 1 atm

Condições ambientes: 25 °C e 1 atm

Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol⋅L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.

u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie química X em mol⋅L⁻¹

ln X = 2,3 log X

EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares

Elemento

Químico

Número

Atômico

Massa Molar

(g⋅mol⁻¹)

Elemento

Químico

Número

Atômico

Massa Molar

(g⋅mol⁻¹)

1,01

12,01

14,01

16,00

19,00

22,99

26,98

32,06

35,45

39,95

39,10

40,08

52,00

54,94

55,85

69,72

79,90

131,29

140,12

207,19

Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo versus EPH (Eº) ou constantes de dissociação ácidas (K_a), todos a 25 °C.

Semirreações principais: _______________________________________ Eº (V)

i. PbSO₄(s) + 2e⁻ ⇌ Pb(s) + SO $_{4}^{2 -}$ (aq) ___________________________ −0,36

ii. PbSO₄(s) + H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ Pb(s) + HSO $_{4}^{-}$ (aq) ___________________ −0,30

iii. PbO₂(s) + HSO $_{4}^{-}$ (aq) + 3H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ PbSO₄(s) + 2H₂O(ℓ) ________ 1,63

iv. PbO₂(s) + SO $_{4}^{2 -}$ (aq) + 4H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ PbSO₄(s) + 2H₂O(ℓ) ________ 1,69

Semirreações secundárias:

v. 2H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ H₂(g) ________________________________________ 0,00

vi. O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ ⇌ 2H₂O(ℓ) _______________________________ 1,23

Reações de equilíbrio ácido-base: _________________________________ K_a

vii. H₂SO₄(aq) ⇌ H+(aq) + HSO $_{4}^{-}$ (aq) _____________________________ grande

viii. HSO $_{4}^{-}$ (aq) ⇌ H⁺(aq) + SO $_{4}^{2 -}$ (aq) _____________________________ 1×10⁻²

Sabe-se que a bateria converte Pb e PbO2 em PbSO4 na descarga e que, em condições normais, o pH da solução eletrolítica é menor que 1.

A respeito dessa bateria, foram feitas as seguintes afirmações:

I. Em condições normais, durante a descarga, a semirreação principal que ocorre no ânodo é a i e, no cátodo, é a iv.

II. Em condições normais, o potencial da bateria no equilíbrio pode ser representado por E = 1,93 − 0,06pH + 0,06log[HSO $_{4}^{-}$ ].

III. Em condições padrão, a eletrólise da água sempre acontece.

IV. Em pH ∼ 2, os potenciais das semirreações secundárias igualam-se aos potenciais das semirreações principais do ânodo e do cátodo, respectivamente, portanto a eletrólise da água não ocorre quando o eletrólito tem pH > 2.

Considerando apenas argumentos baseados no equilíbrio termodinâmico a 25 °C, está(ão) ERRADA(S) apenas a(s) afirmação(ões)

I e IV.

II.

II e III.

III e IV.

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