ITA 2020 — Questão 57 · Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday.

Constantes Definições Pressão: 1 atm = 760 mmHg = $\mathrm{1,01325}\times {10}^5$ N⋅m⁻² = 1,01325 bar Energia: 1 J = 1 N⋅m = 1 kg⋅m²⋅s⁻² = $\mathrm{6,24}\times {10}^{18}$ eV Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0 °C e 760 mmHg Condições ambientes: 25 °C e 1 atm Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol⋅L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão. (s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie química X em mol⋅L⁻¹ ln X = 2,3 log X Massas molares Considere uma bateria de fluxo de hidrogênio gasoso ($H_2$) e bromo líquido (${\mathrm{Br}}_2$) operando nas condições padrão. Durante a descarga, a bateria converte $H_2$ e ${\mathrm{Br}}_2$ em ácido bromídrico (HBr). As reações de meia célula e os respectivos potenciais-padrão de eletrodo, a 298 K, são: Anodo, $H_2$→$2H^{+}$+ $2e^{-}$($E^0$= 0 V) Catodo, ${\mathrm{Br}}_2$+ $2e^{-}$→$2{\mathrm{Br}}^{-}$($E^0$= 1,087 V) A dissociação da água pode ser observada pelo efeito da seguinte semirreação: $O_2$+ $4e^{-}$+ $4H^{+}$→$2H_2$ O $E^0$= 1,229 V A formação de complexos iônicos de polibrometo ocorre segundo as reações e suas respectivas constantes de equilíbrio: ${\mathrm{Br}}_2$+ ${\mathrm{Br}}^{-}$⇌${\mathrm{Br}}_3^{-}$ $K_3$= 16,7 -$2{\mathrm{Br}}_2$+ ${\mathrm{Br}}^{-}$⇌${\mathrm{Br}}_5^{-}$ --$K_5$= 37,7 Sejam feitas as seguintes afirmações a respeito dessa bateria: I. O potencial da célula pode ser aproximado pela equação: $E_{\mathrm{catodo}}$- $E_{\mathrm{anodo}}$= 1,087 + 0,06 pH. II. O solvente (água) é termodinamicamente estável somente a pH < 2,4. III. Recarregar a bateria com um potencial catódico inferior a 1,229 V garante a estabilidade do solvente. IV. Durante a descarga da bateria, a concentração do HBr aumenta e podem formar complexos iônicos de ${\mathrm{Br}}_3^{-}$ e ${\mathrm{Br}}_5^{-}$. Das afirmações acima, estão CORRETAS