Questão 38 da FUVEST 2019

1ª fase

Considerando que baterias de \ce{Li-FeS2} podem gerar uma voltagem nominal de 1{,}5\text{ V}, o que as torna úteis no cotidiano e que a primeira reação de descarga dessas baterias é \ce{2 Li + FeS2 -> Li2FeS2}, é correto afirmar:

  1. A
    O lítio metálico é oxidado na primeira descarga.
  2. B
    O ferro é oxidado e o lítio é reduzido na primeira descarga.
  3. C
    O lítio é o cátodo dessa bateria.
  4. D
    A primeira reação de descarga forma lítio metálico.
  5. E
    O lítio metálico e o dissulfeto ferroso estão em contato direto dentro da bateria.
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Resolução comentada

Para analisar uma pilha, use os números de oxidação (Nox). Quem perde elétrons tem o Nox aumentado e sofre oxidação. Esse polo é o ânodo. Quem ganha elétrons tem o Nox diminuído e sofre redução. Esse polo é o cátodo.

Reação: \ce{2 Li + FeS2 -> Li2FeS2}

  1. No \ce{Li} metálico, o Nox é 0. No \ce{Li2FeS2}, o lítio é +1. O Nox aumentou, então o lítio foi oxidado, e o lítio metálico é o ânodo.
  2. No \ce{FeS2} (dissulfeto ferroso), o ferro é +2 e o enxofre é -1, pois +2 + 2(-1) = 0.
  3. No \ce{Li2FeS2}, com \ce{Li} +1 e \ce{Fe} +2, a soma é 2(+1) + 2 + 2x = 0, logo x = -2. O enxofre passou de -1 para -2, então foi reduzido. O ferro não muda de Nox.

Conclusão: o lítio se oxida, o enxofre se reduz, e o ferro mantém +2.

As demais alternativas erram por estes motivos:

  • O lítio metálico é reagente, não produto.
  • O lítio é o ânodo, não o cátodo.
  • Numa bateria, os reagentes ficam separados, pois o contato direto faria a reação ocorrer sem gerar corrente no circuito externo.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BO ferro não muda de Nox (+2) e o lítio é oxidado, não reduzido.
  • CO lítio se oxida, portanto é o ânodo, não o cátodo.
  • DO lítio metálico é reagente e é consumido; não é formado.
  • EOs reagentes ficam separados na bateria; o contato direto dissiparia a energia sem corrente externa.

Assuntos: oxirredução, número de oxidação, pilhas e baterias.

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