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Questão 31 do IME 2025

Prova objetiva · Química · Química: Pilhas e potencial de redução

A figura a seguir mostra esquematicamente um dispositivo eletroquímico composto pelas meias-células X e Y.

Esquema de uma pilha galvânica com duas meias-células, X e Y, ligadas por uma ponte salina e conectadas por um fio condutor a um medidor de d.d.p. A meia-célula X (à esquerda) possui um eletrodo de X⁰ imerso em solução de XSO₄ 1 M. A meia-célula Y (à direita) possui um eletrodo de Y⁰ imerso em solução de Y₂SO₄ 1 M.

Dados: Potenciais-padrão de redução das espécies químicas envolvidas.

E_X^o = -1{,}85\text{ V} E_Y^o = -2{,}93\text{ V}

Com base no esquema eletroquímico apresentado na figura e nos dados fornecidos, analise as proposições a seguir na condição do circuito fechado.

I. A semirreação representada pela equação estequiométrica \ce{X^0 -> X^{+2} + 2 e^-} é espontânea por ser de oxidação.
II. O fluxo de elétrons ocorre no sentido horário, indo do anodo para catodo.
III. A corrente iônica circula pelos eletrodos e fios metálicos.
IV. O eletrodo da meia-célula X é o catodo onde ocorre reação de redução.
V. As reações eletroquímicas podem ser representadas pelas seguintes equações estequiométricas:

\ce{X^{+2} + 2 e^- -> X^0}

\ce{2 Y^0 -> 2 Y^+ + 2 e^-}

A opção que apresenta APENAS afirmativas verdadeiras é:

  1. A
    I e III.
  2. B
    II, III e IV.
  3. C
    I e V.
  4. D
    IV e V.
  5. E
    II e V.
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Resolução comentada

O eletrodo com maior potencial de redução sofre redução (catodo); o de menor potencial sofre oxidação (anodo).

Como E_X^o = -1{,}85\ \text{V} é maior que E_Y^o = -2{,}93\ \text{V}, X é o catodo (redução) e Y é o anodo (oxidação).

Reações da pilha:

  1. Catodo (X): \ce{X^{+2} + 2 e^- -> X^0}
  2. Anodo (Y): \ce{2 Y^0 -> 2 Y^+ + 2 e^-}
  3. ddp: \Delta E = -1{,}85 - (-2{,}93) = +1{,}08\ \text{V}, positiva, então a pilha funciona espontaneamente.

Análise das proposições:

  • I: falsa. A oxidação do X não é espontânea aqui; ser oxidação não basta para ser espontânea, o que importa é o potencial relativo. Como X tem potencial maior que Y, X reduz.
  • II: falsa. Os elétrons vão de Y (anodo) para X (catodo). Na figura, Y fica à direita e X à esquerda, passando pelo fio superior da direita para a esquerda, o que é sentido anti-horário.
  • III: falsa. Nos fios e eletrodos circulam elétrons; a corrente iônica ocorre nas soluções e na ponte salina.
  • IV: verdadeira. X é o catodo, onde ocorre redução.
  • V: verdadeira. As duas equações coincidem com as reações obtidas nos itens 1 e 2.

São verdadeiras apenas IV e V.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AI é falsa (a oxidação de X não é espontânea nessa pilha) e III é falsa (nos fios circulam elétrons, não íons).
  • BII é falsa (o sentido é anti-horário) e III é falsa (íons circulam na solução e na ponte salina).
  • CI é falsa, pois X sofre redução por ter maior potencial; só V é verdadeira.
  • EII é falsa, pois os elétrons vão de Y para X no sentido anti-horário.

Assunto: Pilhas e potencial de redução.

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Fonte: IME 2025 · Prova objetiva. Prova oficial ↗