Físico-Química ⇒ (PUC-adaptada) Eletroquímica Tópico resolvido

[felps]

Alguém poderia me ajudar?

(PUC-adaptada) A célula combustível é um exemplo interessante de dispositivo para a obtenção de energia elétrica para veículos automotores, com uma eficiência superior aos motores de combustão interna. Uma célula combustível que vem sendo desenvolvida utiliza o metanol como combustível. A reação ocorre na presença de água em meio ácido, contando com eletrodos de platina. Para esse dispositivo, no eletrodo [tex3]A[/tex3] ocorre a seguinte reação:

[tex3]CH_3OH(l) + H_2O \rightarrow CO_2 + 6H^+(aq) + 6e^-[/tex3] [tex3]E^0 = -0,02V[/tex3]

Enquanto que no eletrodo [tex3]B[/tex3] ocorre o processo:

[tex3]O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)[/tex3] [tex3]E^0 = -1,23V[/tex3]

Dado: Constante de Faraday [tex3](F) = 96500C[/tex3]

Para esse dispositivo, os polos dos eletrodos [tex3]A[/tex3] e [tex3]B[/tex3], a ddp da pilha no estado padrão e a carga elétrica que percorre o circuito no consumo de [tex3]32g[/tex3] de metanol são, respectivamente,

a) negativo, positivo, [tex3]\Delta E^0 = 1,21V[/tex3], [tex3]Q = 579000C[/tex3]
b) negativo, positivo, [tex3]\Delta E^0 = 1,21V[/tex3], [tex3]Q = 386000C[/tex3]
c) negativo, positivo, [tex3]\Delta E^0 = 1,25V[/tex3], [tex3]Q = 96500C[/tex3]
d) positivo, negativo, [tex3]\Delta E^0 = 1,25V[/tex3], [tex3]Q = 579000C[/tex3]

[gabrielbpf]

Olá!

Da maneira que a questão está escrita, não há resposta correta!

Isso porque o ânodo seria o eletrodo [tex3]B[/tex3], o que nos daria uma d.d.p. negativa... Assim sendo, a reação não seria de uma pilha (Célula galvânica onde ocorrem reações espontâneas).

Acho que você errou ao digitar o sinal de negativo no potencial de redução da reação [tex3]B[/tex3]... Mas isso é o de menos! kkk

Vamos à resolução:

Supondo a correção que falei acima, ou seja, adotando um potencial positivo para a segunda reação, veremos claramente que acontece uma reação de oxidação na primeira e redução na segunda. Isso sugere que [tex3]A[/tex3] é o polo negativo (ânodo) e [tex3]B[/tex3] o positivo (cátodo).

[tex3]\Delta E^0=E^0_{oxi}+E^0_{red} \ \rightarrow \ \Delta E^0=1,23-0,02=1,21V[/tex3]

A constante de faraday é o valor que teremos de carga em UM mol de elétrons...

Temos que analisar a estequiometria da equação: A massa molar do etanol é [tex3]32g[/tex3]... Sabemos então que precisamos de uma reação balanceada para um mol de etanol. Pela reação dada, vemos que para cada mol de etanol teremos SEIS de elétrons.

[tex3]Q=n(F)=6\cdot 96500=579000C[/tex3]

Letra A

[Sardinha]

Uma dúvida...
Sei que, na pilha, o Cátodo corresponde ao polo positivo e o Ânodo, ao polo negativo; e que a ddp é positiva, pois, na pilha, a reação é espontânea.
Entretanto, numa questão como essa, como identificar, no enunciado, que a reação é de uma pilha e não de uma eletrólise? Seria pelo fato de a questão afirmar que "...dispositivo para a obtenção de energia elétrica"? Isto é, porque, na pilha, reações químicas produzem corrente elétrica?
Inicialmente, pensei que poderia ser eletrólise pelo fato de os eletrodos serem de platina, que pensei serem inertes (não participariam da reação), visto que a plantina não é muito reativo.