PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 21 da UFPR 2007

1ª fase · Química: Pilhas e potencial de redução

O uso de muitos equipamentos eletrônicos depende de pilhas recarregáveis. Uma pilha de níquel-cádmio é constituída por um pólo contendo NiOOH, um pólo contendo cádmio e um separador contendo um eletrólito básico. Quando tal pilha é usada nos equipamentos, sofre uma descarga em que ocorrem reações eletroquímicas que podem ser representadas para cada pólo, como:

\ce{NiOOH + H2O + e^- -> Ni(OH)2 + OH^-}
\ce{Cd^0 + 2OH^- -> Cd(OH)2 + 2e^-}

Sobre esse tipo de pilha, assinale a alternativa correta.

  1. A
    O pólo negativo da pilha contém os compostos de níquel, e o positivo, cádmio.
  2. B
    Na reação de descarga da pilha, para cada mol de cádmio consumido, dois mols de NiOOH serão reduzidos a \ce{Ni(OH)2}.
  3. C
    Quando se recarrega a pilha, formam-se \ce{Ni(OH)2} e \ce{Cd(OH)2} como produtos da reação eletroquímica.
  4. D
    Na reação da descarga da pilha, o agente redutor é o NiOOH, e o oxidante, Cd.
  5. E
    Na pilha completamente carregada, o átomo de níquel está no estado de oxidação 2+, que passa para zero durante o processo de descarga.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Na descarga, a pilha funciona como pilha galvânica, e é preciso identificar quem oxida e quem reduz.

  • Semirreação do níquel: \ce{NiOOH} ganha elétron. O Ni passa de +3 para +2, ou seja, sofre redução. Esse é o cátodo (polo positivo) e \ce{NiOOH} é o agente oxidante.
  • Semirreação do cádmio: \ce{Cd^0} perde 2 elétrons e vai a \ce{Cd^{2+}}. Sofre oxidação. Esse é o ânodo (polo negativo) e o Cd é o agente redutor.

Para somar as semirreações, os elétrons devem se igualar. A do níquel é multiplicada por 2:

\ce{2NiOOH + 2H2O + 2e^- -> 2Ni(OH)2 + 2OH^-}
\ce{Cd + 2OH^- -> Cd(OH)2 + 2e^-}

Soma: \ce{Cd + 2NiOOH + 2H2O -> Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2}.

Assim, 1 mol de Cd consumido reduz 2 mols de \ce{NiOOH}, o que confirma a alternativa B.

Conferindo as demais:

  • A inverte os polos.
  • C está errada porque, na recarga, o processo é inverso e os produtos são \ce{NiOOH} e Cd.
  • D inverte oxidante e redutor.
  • E está errada porque, com a pilha carregada, o Ni está em +3 e passa a +2, não a zero.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AInverte os polos: o cádmio, que oxida, é o polo negativo (ânodo), e o níquel, que reduz, é o positivo.
  • CNa recarga ocorre a reação inversa, formando NiOOH e Cd; Ni(OH)2 e Cd(OH)2 são os produtos da descarga.
  • DInverte os papéis: o NiOOH se reduz (é o oxidante) e o Cd se oxida (é o redutor).
  • ENa pilha carregada o Ni está em +3 (NiOOH) e passa a +2 na descarga, não a zero.

Assuntos: Pilhas e potencial de redução, Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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Fonte: UFPR 2007 · 1ª fase. Prova oficial ↗