Questão 49 da UFPR 2016

Question

No passado, as cargas das baterias dos celulares chegavam a durar até uma semana, no entanto, atualmente, o tempo entre uma recarga e outra dificilmente ultrapassa 24 horas. Isso não se deve à má qualidade das baterias, mas ao avanço tecnológico na área de baterias, que não acompanha o aumento das funcionalidades dos smartphones. Atualmente, as baterias recarregáveis são do tipo íon-lítio, cujo esquema de funcionamento está ilustrado na figura ao lado.

Esquema do funcionamento de uma bateria de íon-lítio conectada a um voltímetro, indicando os componentes numerados de (1) a (5), com setas representando o sentido do fluxo dos íons Li⁺ durante os processos de carga e descarga.

Quando a bateria está em uso (atuando como uma pilha), o anodo corresponde ao componente:

A
(1).
B
(2).
C
(3).
D
(4).
E
(5).

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 49 da UFPR 2016

1ª fase · Química: Pilhas e potencial de redução

No passado, as cargas das baterias dos celulares chegavam a durar até uma semana, no entanto, atualmente, o tempo entre uma recarga e outra dificilmente ultrapassa 24 horas. Isso não se deve à má qualidade das baterias, mas ao avanço tecnológico na área de baterias, que não acompanha o aumento das funcionalidades dos smartphones. Atualmente, as baterias recarregáveis são do tipo íon-lítio, cujo esquema de funcionamento está ilustrado na figura ao lado.

Esquema do funcionamento de uma bateria de íon-lítio conectada a um voltímetro, indicando os componentes numerados de (1) a (5), com setas representando o sentido do fluxo dos íons Li⁺ durante os processos de carga e descarga.

Quando a bateria está em uso (atuando como uma pilha), o anodo corresponde ao componente:

A
(1).
B
(2).
C
(3).
D
(4).
E
(5).

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Na pilha, o anodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação, ou seja, onde os elétrons são liberados e saem para o circuito externo. Já o catodo é onde ocorre a redução.

Na bateria de íon-lítio, o lítio é armazenado entre as camadas de grafite. Na descarga, ele se oxida e passa para o eletrólito como íon:

\ce{Li -> Li+ + e-}

Pela figura, a seta de descarga mostra o \ce{Li+} indo da direita para a esquerda. Os íons saem do grafite (4), à direita, atravessam o eletrólito (5) e vão para o óxido metálico (1), à esquerda.

Portanto:

O grafite (4) é onde o lítio se oxida e libera elétrons, então é o anodo.
O óxido (1) recebe o \ce{Li+} e os elétrons, então é o catodo.

Os itens (2) e (3) são os coletores de corrente (as placas metálicas), e (5) é o eletrólito. Eles não são o eletrodo onde ocorre a reação. O anodo é o material ativo que sofre a oxidação, o grafite com lítio, indicado por (4).

Alternativa D.

Pegadinha: Os números (2) e (3) enganam: são placas de contato do circuito, e o aluno pode confundi-las com os eletrodos; o anodo é o grafite (4), de onde o Li⁺ sai na descarga.

Por que as outras alternativas estão erradas

AO óxido metálico (1) é o catodo na descarga, onde o Li⁺ é reduzido/inserido.
B(2) é apenas o coletor de corrente ligado ao catodo, não o eletrodo onde ocorre a oxidação.
C(3) é apenas o coletor de corrente ligado ao grafite, não o material ativo do anodo.
E(5) é o eletrólito, por onde os íons migram, e não um eletrodo.

Assunto: Pilhas e potencial de redução.

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Questão 49 no caderno 1ª fase da UFPR 2016

Fonte: UFPR 2016 · 1ª fase. Prova oficial ↗