A bateria de chumbo é uma associação de pilhas ligadas em série, constituída por um eletrodo de chumbo e por…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A bateria de chumbo é uma associação de pilhas ligadas em série, constituída por um eletrodo de chumbo e por outro eletrodo de PbO2, ambos mergulhados em uma solução de ácido sulfúrico, 30% em massa, com densidade aproximada de 1,30 g/mL a 25°C, que, quando derramada, pode ser neutralizada por uma solução de caráter básico. As reações que acontecem no interior da bateria estão representadas abaixo. Ânodo: Pb(s) + HSO4?(aq) + H2O(l) ? PbSO4(s) + H3O?(aq) + 2e? Cátodo: PbO2(s) + 3H3O?(aq) + HSO4?(aq) + 2e? ? PbSO4(s) + 5H2O(l) A respeito das baterias de chumbo, considere as afirmações I, II, III e IV. I. A concentração da solução de ácido sulfúrico utilizada na bateria é de aproximadamente 390 g/L. II. Um derramamento da solução de bateria pode ser neutralizado com uma solução de cloreto de amônio. III. Uma solução de bateria pode ser preparada a partir da diluição de 100 mL de ácido sulfúrico, 18 mol/L, com água pura, até volume final de 1 L. IV. A equação Pb(s) + PbO2(s) + 2H3O?(aq) + 2 HSO4?(aq) ? 2 PbSO4(s) + 4H2O(l) representa a reação global que ocorre na bateria. Dado: massa molar do H2SO4 = 98 g/mol. Dessas afirmações, estão corretas, apenas (Mackenzie 2010)
- A) I e II.
- B) II, III e IV.
- C) II e IV.
- D) III e IV.
- E) I e IV.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a concentração da solução de bateria (afirmação I). Densidade de 1,30 g/mL equivale a 1300 g/L de solução. Com 30% em massa, a massa de H2SO4 por litro é 0,30 x 1300 = 390 g/L. A afirmação I está correta.
- Analise a neutralização (afirmação II). Para neutralizar um ácido derramado é preciso uma base. O cloreto de amônio é sal de ácido forte com base fraca, então sua solução é levemente ácida e não neutraliza ácido sulfúrico. A afirmação II está errada.
- Verifique a diluição (afirmação III). 100 mL de solução 18 mol/L contêm 0,1 x 18 = 1,8 mol de H2SO4. Diluindo para 1 L, a concentração final é 1,8 mol/L, ou seja, 1,8 x 98 = 176,4 g/L. Essa concentração não corresponde aos 390 g/L da bateria (cerca de 3,98 mol/L). A afirmação III está errada.
- Confira a equação global (afirmação IV). Somando as semirreações, o anodo fornece Pb + HSO4(-) + H2O -> PbSO4 + H3O(+) + 2e(-) e o cátodo fornece PbO2 + 3H3O(+) + HSO4(-) + 2e(-) -> PbSO4 + 5H2O. Somando e cancelando 2e(-), H3O(+) e H2O em comum, obtém-se Pb + PbO2 + 2H3O(+) + 2HSO4(-) -> 2PbSO4 + 4H2O. Há conservação de massa e de carga (zero nos dois lados). A afirmação IV está correta.
- Conclusão. Estão corretas apenas as afirmações I e IV, alternativa E, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (I e II): inclui a afirmação II, que é falsa. B (II, III e IV): inclui II e III, ambas falsas. C (II e IV): inclui a II, falsa, e omite a I, que é verdadeira. D (III e IV): inclui a III, falsa, e omite a I, que é verdadeira.
💡 Dica: Calcule concentração e analise reações para verificar as afirmações.
Alternativa por alternativa
Acredita que o cloreto de amônio, por ser um sal, neutraliza o ácido sulfúrico derramado. Não percebe que o NH4Cl é sal de caráter ácido e que um neutralizante precisa ter caráter básico.
Aceita que o cloreto de amônio neutraliza o ácido e também considera que diluir 100 mL de solução 18 mol/L até 1 L gera a solução da bateria. Confunde a concentração final da diluição (1,8 mol/L) com a concentração da solução da bateria (cerca de 3,98 mol/L).
Erra o cálculo da concentração em g/L ao usar a densidade e a porcentagem, por exemplo considerando apenas 30% de 1,30 e obtendo um valor incorreto, e por isso descarta a afirmação I. Também aceita erroneamente a afirmação II sobre o cloreto de amônio.
Calcula corretamente a equação global, mas não converte a densidade e a porcentagem em concentração em g/L, e admite que a diluição de 1,8 mol/L atinge a concentração da bateria. Assim descarta a afirmação I e aceita a III sem verificar o valor final.
CORRETA. A afirmação I está correta, pois 30% de H2SO4 em massa em solução de densidade 1,3 g/mL resulta em aproximadamente 390 g/L (1,3 g/mL × 1000 mL × 0,3 = 390 g). A afirmação IV está correta, pois representa a reação global da bateria de chumbo.
Raio-X da questão
reações eletroquímicas e concentração
diagnostico
reações redox em pilhas · cálculo de concentração molar e massa
estude cálculo de concentração e reações em pilhas eletroquímicas
Confundir concentração em massa com molaridade e interpretar incorretamente as reações químicas.
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