Uma pilha de concentração foi construída com duas semicélul...

Com base na questão apresentada, vamos analisar o gabarito correto, que é a alternativa B - V F V F. Abaixo, segue um comentário detalhado para cada afirmativa, destacando os conceitos relevantes:

1) No eletrodo da semicélula 2, encontra-se o catodo da pilha. - Verdadeiro (V)

Por definição, o cátodo de uma pilha é o eletrodo onde ocorre a reação de redução. Em uma pilha de concentração, a semicélula com menor concentração de íons será onde ocorrerá a oxidação (ânodo) e, portanto, a semicélula com maior concentração de íons será o cátodo. Assim, como a semicélula 2 possui menor concentração de íons zinco (0,5 mol/L), ela atua como o cátodo. Essa configuração está de acordo com o princípio do equilíbrio de Nernst, que explica o funcionamento das pilhas de concentração.

2) No eletrodo da semicélula 1, encontra-se o polo negativo. - Falso (F)

Na configuração de uma pilha eletroquímica, o ânodo é o polo negativo, pois é onde ocorre a oxidação. No cenário descrito, a semicélula 1 possui maior concentração de íons zinco (1,5 mol/L), portanto, é onde ocorre a oxidação, tornando-se o ânodo e, por isso, o polo negativo.

3) A força eletromotriz da pilha é aproximadamente 0,75 V. - Verdadeiro (V)

Para calcular a força eletromotriz (f.e.m.) de uma pilha de concentração, utilizamos a equação de Nernst:

E = E⁰ - (RT/nF) * ln(Q), onde:

• E é a força eletromotriz;
• E⁰ é o potencial padrão (0 V em uma pilha de concentração);
• Q é o quociente da concentração dos íons (1,5/0,5 = 3).

Considerando T = 298 K, R = 8,314 J/mol·K, n = 2 e F = 96500 C/mol, substituímos os valores na equação e encontramos que E é aproximadamente 0,76 V. Com arredondamentos, o valor pode ser considerado como 0,75 V.

4) Possivelmente, a pilha não funcionará, porque os eletrodos são um único elemento. - Falso (F)

Esse é um conceito incorreto. Pilhas de concentração independem de serem feitas do mesmo elemento; funcionam com base na diferença de concentração dos íons nas semicélulas. Assim, a pilha funcionará normalmente, aproveitando a diferença de potencial gerada entre diferentes concentrações de íons zinco nas duas semicélulas.

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Gab.: VFVF (letra B)

De início você pode estranhar a questão ter dado somente o log 3.

Para calcular o E do cátodo e o E do ânodo, seriam necessários o log 1,5 e o log 0,5 ; porém, a questão contou com seus conhecimentos das propriedades de log pra saber que log de números < 1 são negativos. Dessa forma, fazendo o jogo de sinais, você observa que o valor do E para a solução que possui concentração de 0,5 mol/L > E da solução que possui concentração 1,5 mol/L, logo o eletrodo da semicélula 2 é o cátodo.

Log 3 foi dado pra calcular o potencial da célula com base na equação de Nernst :

E cel = +0,76 - 0,0592/2 . log [1,5]/[0,5]

E cel = 0,755

Ao meu ver, todas as alternativas são falsas. Na solução mais concentrada ocorre a redução (semi-célula 1), uma vez que deve-se reduzir a quantidade de ions de zinco (+2). O potencial padrão é zero, uma vez que trata-se da mesma espécie. Dessa forma, o potencial real vale 0,014 V.

www.youtube.com.br/watch?v=Ho7vRsNB-Jg

Questão deve ser nula. O potencial padrão para células de concentração é ZERO, e isso faz o primeiro termo na equação de Nernst desaparecer. Geralmente os potenciais das células de concentração costumam ser baixos (em torno de 0,01V - 0,04V, portanto 0,75V já me parece bem estranho. Compartimento da célula com maior concentração é onde ocorre a redução, portanto é o catodo (compartimento 2). Polo negativo é de onde saem os elétrons (onde ocorre a oxidação), ou seja, no anodo (compartimento 2)