Questão 19 (2º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2004

Resolução comentada

a) Na pilha, o eletrodo de maior potencial de redução sofre redução (cátodo) e o outro sofre oxidação (ânodo). Aqui o \ce{HgO} (+0{,}85\ \text{V}) é reduzido, e o Zn (-0{,}76\ \text{V}) é oxidado, então a semirreação do zinco deve ser invertida:

1. Ânodo (oxidação): \ce{Zn(s) + 2OH-(aq) -> ZnO(s) + H2O(l) + 2 e-}
2. Cátodo (redução): \ce{HgO(s) + H2O(l) + 2 e- -> Hg(l) + 2OH-(aq)}

Somando as duas, os elétrons, a água e o \ce{OH-} se cancelam:

O potencial-padrão é a diferença entre o potencial do cátodo e o do ânodo:

Equação global: \ce{Zn(s) + HgO(s) -> ZnO(s) + Hg(l)}; \Delta E^\circ = +1{,}61\ \text{V}.

b) Para substituir o \ce{HgO}, o óxido precisa funcionar como cátodo, ou seja, ser reduzido pelo zinco. Isso exige potencial de redução maior que o do zinco (-0{,}76\ \text{V}), de modo que \Delta E^\circ > 0 (processo espontâneo).

• \ce{Ag+/Ag}: +0{,}80\ \text{V} > -0{,}76\ \text{V}, então \Delta E^\circ = 0{,}80 - (-0{,}76) = +1{,}56\ \text{V}. Serve.
• \ce{Al^{3+}/Al}: -1{,}66\ \text{V} < -0{,}76\ \text{V}, então \Delta E^\circ = -1{,}66 + 0{,}76 = -0{,}90\ \text{V}. Não serve (o Al é que se oxidaria, e o Zn não).
• \ce{Mg^{2+}/Mg}: -2{,}36\ \text{V} < -0{,}76\ \text{V}, então \Delta E^\circ = -1{,}60\ \text{V}. Não serve.

O \ce{Ag2O}, de potencial de redução próximo ao do \ce{HgO}, produz uma pilha com \Delta E^\circ semelhante e positivo.

Resposta: o \ce{Ag2O}, pois é o único cujo potencial de redução (+0{,}80\ \text{V}) é maior que o do Zn (-0{,}76\ \text{V}), dando \Delta E^\circ = +1{,}56\ \text{V}.

Assunto: Pilhas e potencial de redução.