O que ocorre no ânodo de uma pilha eletroquímica?

No ânodo ocorre a oxidação, ou seja, a perda de elétrons pela espécie química.

Qual é a reação global do ânodo na bateria zinco-ar em meio alcalino?

No ânodo: $\text{Zn (s)} + 4\text{OH}^- (aq) \rightarrow \text{Zn(OH)}_4^{2-} (aq) + 2e^-$.

Por que o meio alcalino é importante nas baterias zinco-ar?

O meio alcalino fornece íons $\text{OH}^-$, essenciais para a formação do complexo $\text{Zn(OH)}_4^{2-}$ e para a condução iônica.

Qual é a função do oxigênio atmosférico na bateria zinco-ar?

O oxigênio é reduzido no cátodo, recebendo elétrons e formando íons hidróxido ($\text{OH}^-$).

O que caracteriza uma reação de oxirredução?

É uma reação em que ocorre transferência de elétrons entre espécies químicas, envolvendo oxidação e redução simultaneamente.

Como identificar o ânodo e o cátodo em uma pilha?

O ânodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação (perda de elétrons), e o cátodo é onde ocorre a redução (ganho de elétrons).

O que é um complexo iônico, como o $\text{Zn(OH)}_4^{2-}$?

É uma espécie formada pela ligação de um íon central (Zn$^{2+}$) a ligantes (OH$^-$), resultando em uma estrutura estável em solução aquosa.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 118

ENEM 2019 Questão 118

Grupos de pesquisa em todo o mundo vêm buscando soluções inovadoras, visando à produção de dispositivos para a geração de energia elétrica. Dentre eles, pode-se destacar as baterias de zinco-ar, que combinam o oxigênio atmosférico e o metal zinco em um eletrólito aquoso de caráter alcalino. O esquema de funcionamento da bateria zinco-ar está apresentado na figura.

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No funcionamento da bateria, a espécie química formada no ânodo é:

Resolução

A questão aborda o funcionamento das baterias zinco-ar, dispositivos eletroquímicos que convertem energia química em elétrica por meio de reações de oxirredução. O aluno deve identificar qual espécie química é formada no ânodo (polo negativo) durante o funcionamento da bateria. Para isso, é necessário entender que, em uma pilha, o ânodo é onde ocorre a oxidação. No caso da bateria zinco-ar, o zinco metálico sofre oxidação, liberando elétrons e formando íons zinco. Em meio alcalino, o íon zinco reage com íons hidróxido ($\text{OH}^-$) do eletrólito, formando o complexo $\text{Zn(OH)}_4^{2-}$ (aq). Assim, a alternativa correta é a E. Os conceitos fundamentais envolvidos são: funcionamento de pilhas, reações de oxirredução, identificação do ânodo e cátodo, e química dos complexos em meio alcalino.

Comentários por alternativa

A H2 (g).

A alternativa A está incorreta porque o gás hidrogênio ($\text{H}_2$) não é formado no ânodo da bateria zinco-ar. O ânodo é onde ocorre a oxidação do zinco, não a formação de $\text{H}_2$.
B O2 (g).

A alternativa B está errada pois o oxigênio ($\text{O}_2$) é consumido no cátodo (polo positivo), não formado no ânodo. O ânodo envolve apenas o zinco e o eletrólito.
C H2O (l).

A alternativa C está incorreta porque a água ($\text{H}_2\text{O}$) não é formada no ânodo; ela pode participar das reações, mas não é o produto principal da oxidação do zinco.
D OH− (aq).

A alternativa D está errada pois o íon hidróxido ($\text{OH}^-$) já está presente no eletrólito alcalino e não é formado no ânodo, mas sim consumido na reação de oxidação do zinco.
E $\text{Zn(OH)}_4^{2-}$ (aq).

A alternativa E está correta. No ânodo, o zinco metálico é oxidado a íon zinco, que reage com íons $\text{OH}^-$ do eletrólito formando o complexo $\text{Zn(OH)}_4^{2-}$ (aq). Essa é a espécie química formada no ânodo da bateria zinco-ar.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que ocorre no ânodo de uma pilha eletroquímica?: No ânodo ocorre a oxidação, ou seja, a perda de elétrons pela espécie química.
2. Qual é a reação global do ânodo na bateria zinco-ar em meio alcalino?: No ânodo: $\text{Zn (s)} + 4\text{OH}^- (aq) \rightarrow \text{Zn(OH)}_4^{2-} (aq) + 2e^-$.
3. Por que o meio alcalino é importante nas baterias zinco-ar?: O meio alcalino fornece íons $\text{OH}^-$, essenciais para a formação do complexo $\text{Zn(OH)}_4^{2-}$ e para a condução iônica.
4. Qual é a função do oxigênio atmosférico na bateria zinco-ar?: O oxigênio é reduzido no cátodo, recebendo elétrons e formando íons hidróxido ($\text{OH}^-$).
5. O que caracteriza uma reação de oxirredução?: É uma reação em que ocorre transferência de elétrons entre espécies químicas, envolvendo oxidação e redução simultaneamente.
6. Como identificar o ânodo e o cátodo em uma pilha?: O ânodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação (perda de elétrons), e o cátodo é onde ocorre a redução (ganho de elétrons).
7. O que é um complexo iônico, como o $\text{Zn(OH)}_4^{2-}$?: É uma espécie formada pela ligação de um íon central (Zn$^{2+}$) a ligantes (OH$^-$), resultando em uma estrutura estável em solução aquosa.