Físico-Química ⇒ (UNEB 2020) Eletroquímica Tópico resolvido

[SérgioBH]

O Nobel de Química de 2019 foi dado aos três cientistas que desenvolveram a bateria de íons lítio: John B. Goodenough (Universidade do Texas em Austin, EUA), M. Stanley Whittingham (Universidade de Binghamton e Universidade Estadual de Nova York, EUA); e Akira Yoshino (Universidade de Meijo, Japão).

Além de serem muito mais leves do que qualquer outra bateria, elas também são mais potentes. São usadas em máquinas fotográficas, filmadoras, notebooks, celulares e tablets. A bateria é formada por dois eletrodos - um anodo (grafice (C)) e um catodo (CoO₂) - e um eletrólito de sais de lítio em solvente não aquoso. As reações que ocorrem no processo de descarga são:

Semi reação do Anodo: [tex3]LiC_{6(S)}^{-}\to Li_{sol}^{+}+6C_{(S)}+e^-[/tex3]

Semi reação do Cátodo: [tex3]CoO_{2(S)}^{-}+Li_{(sol)}^{+}+e^{-}\to LiCoO_{2(S)}[/tex3]

Reação Global: [tex3]LiC_{6(S)}+CoO_{2(S)}\to 6C_{(S)}+LiCoO_{2(S)}[/tex3]

Considere as alternativas a seguir:

I. No anodo, polo positivo, ocorre oxidação e no catodo, polo negativo, ocorre redução.

II. Durante a descarga, no cátodo, o cobalto muda o estado de oxidação de +3 para +4

III. Na recarga, o cobalto é oxidado.

IV. Durante o processo, os íons lítio se deslocam para o catodo, devido à força de atração eletrostática.

É correto afirmar que

a) nenhuma das afirmativas é verdadeira
b) todas as afirmativas são verdadeiras
c) apenas I e IV são verdadeiras
d) apenas III e IV são verdadeiras
e) apenas II, III e IV são verdadeiras

Resposta

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Gabarito: E

Tem como explicar as três proposições corretas? Fiquei confuso no processo de carga e descarga.

[JigsawMOD]

O Nobel de Química de 2019 foi dado aos três cientistas que desenvolveram a bateria de íons lítio: John B. Goodenough (Universidade do Texas em Austin, EUA), M. Stanley Whittingham (Universidade de Binghamton e Universidade Estadual de Nova York, EUA); e Akira Yoshino (Universidade de Meijo, Japão).

Além de serem muito mais leves do que qualquer outra bateria, elas também são mais potentes. São usadas em máquinas fotográficas, filmadoras, notebooks, celulares e tablets. A bateria é formada por dois eletrodos - um anodo (grafice (C)) e um catodo (CoO₂) - e um eletrólito de sais de lítio em solvente não aquoso. As reações que ocorrem no processo de descarga são:

Tem como explicar as três proposições corretas? Fiquei confuso no processo de carga e descarga.

SérgioBH, favor confirmar as reações do enunciado, pois eu nunca vi íons no estado sólido, desta forma tentarei resolver utilizando as equações abaixo:

[tex3]LiC6\rightarrow \cancel{Li^+}+6\ C+\cancel{e^-}[/tex3] (polo negativo)
[tex3]CoO_2+\cancel{Li^+}+\cancel{e^-}\rightarrow LiCoO_2[/tex3] (polo positivo)

===============================

[tex3]LiC_6+CoO2\rightarrow 6\ C+LiCoO2[/tex3]

Considere as alternativas a seguir:

I. No anodo, polo positivo, ocorre oxidação e no catodo, polo negativo, ocorre redução.

FALSA. Na bateria o ânodo é o polo negativo e o cátado é o polo positivo.

II. Durante a descarga, no cátodo, o cobalto muda o estado de oxidação de +3 para +4

FALSA. Durante a descarga (consumo da bateria) temos os seguintes nox do Co:

CoO2
Nox Co = x
Nox O = -2
x-2.2=0
x=+4

LiCoO2
Nox Li = +1
Nox Co = y
Nox O = -2

+1+y-2.2=0
y=+3

Portanto o cobalto muda o estado de oxidação de +4 para +3

III. Na recarga, o cobalto é oxidado.

VERDADEIRA. Na recarga, o cobalto é oxidado.

LiCoO2
Nox Li = +1
Nox Co = y
Nox O = -2

+1+y-2.2=0
y=+3

CoO2
Nox Co = x
Nox O = -2
x-2.2=0
x=+4

Portanto o cobalto muda o estado de oxidação de +3 para +4 (oxidado)

IV. Durante o processo, os íons lítio se deslocam para o catodo, devido à força de atração eletrostática.

VERDADEIRA. Note que há íons Li+ tanto no ânodo como no cátodo, mas no final há preodinância de Li na forma de LiCoO2 no cátodo:

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RESPOSTA = desta forma eu teria marcado a alternativa d) apenas III e IV são verdadeiras