Questão 8

IME 2010

Química

[IME- 2010/2011 - 2ª fase]

Em uma bateria do tipo ar-zinco, um dos eletrodos é composto por uma mistura de zinco em pó e KOH, contida em uma cápsula metálica isolada eletricamente do outro eletrodo. Este último é composto por uma placa porosa de carvão que permite a passagem de O₂ e H₂O(g). A capacidade da bateria é limitada pela massa de zinco que é consumida através da reação global

Zn + ½ O₂ → ZnO(s),

processo este que envolve a formação e decomposição de hidróxido de zinco. Para uma bateria desse tipo e com capacidade média de 160 mAh, pede-se:

a) A tensão padrão produzida pela bateria.

b) A massa média de zinco necessária para que a bateria apresente a capacidade supracitada nas condições padrão.

Dados: massas molares (g/mol): O = 16,0; Zn = 65,4

Constante de Faraday: F = 96.500 C/mol e-

Gabarito:

Resolução:

a) As semirreações de oxidação e de redução da pilha são:

$(-)hat{a}nodo: Zn+2OH ightarrow Zn(OH)_{2}+Ze^{-}$ (1)

$(+)cacute{a}todo: 1/2 O_{2}+H_{2}O ightarrow 2OH$ (2)

Reação global: $Zn+1/2 O_{2}+H_{2}O ightarrow Zn(OH)_{2}$ (3)

Logo:

$Zn+1/2 O2 ightarrow ZnO$ (4)

O valor da d.d.p é calculado por:

$d.d.p=E^{0}_{2}-E^{0}_{1}=0,40-(-1,25)=1,65V$

b) A carga da bateria é de 160 mAh, que equivale a 576C, ou seja, aproximadamente 6mF.

A massa de zinco requerida é dada por:

$m_{Zn}=6 . 10^{-3} mol de e^{-} . (frac{6,4 de Zn}{2 mol de e^{-}})=0,196g$

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