[ITA 2021] Sejam dadas as reações no equilíbri...

02 ITA 2021 - Química

Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo versus EPH ( $E^{0}$ ) ou constantes de dissociação ácidas ( $K_{a}$ ), todos a $2 5^{\circ}$ .

Semirreações principais	$E^{o} (V)$
$i$ . $\ce{{PbSO_4}_{(s)} + 2e^{-} \xrightleftharpoons {}Pb_{(s)} + {SO_4^{2-}}_{(aq)}}$	$- 0, 36$
$ii$ . $PbS O_{4} X_{(s)} + H X^{+} X_{(aq)} X^{+} 2 e X^{-} Pb X_{(s)} + HS O_{4}^{2 -} X_{(aq)}$	$- 0, 30$
$iii$ . $Pb O_{2} X_{(s)} + HS O_{4} X^{2 -} X_{(aq)} + 3 H X^{+} X_{(aq)} + 2 e X^{-} + PbS O_{4} X_{(s)} + 2 H_{2} O X_{(l)}$	$1.63$
$i v$ . $Pb O_{2} X_{(s)} + S O_{4}^{2 -} X_{(aq)} + 4 H X^{+} X_{(aq)} + 2 e X^{-} PbS O_{4} X_{(s)} + 2 H_{2} O X_{(l)}$	$1.69$

Semirreações secundárias	$E^{o} (V)$
$v$ . $2 H X^{+} X_{(aq)} + 2 e X^{-} H_{2} X_{(g)}$	$0, 00$
$v i$ . $O_{2} X_{(g)} + 4 H X^{+} X_{(aq)} + 4 e X^{-} 2 H_{2} O X_{(l)}$	$1, 23$

Semirreações secundárias

$E^{o} (V)$

$v$ . $2 H X^{+} X_{(aq)} + 2 e X^{-} H_{2} X_{(g)}$

$0, 00$

$v i$ . $O_{2} X_{(g)} + 4 H X^{+} X_{(aq)} + 4 e X^{-} 2 H_{2} O X_{(l)}$

$1, 23$

Reações de equilíbrio ácido-base	$K_{a}$
$v ii$ . $H_{2} S O_{4} X_{(aq)} H X^{+} X_{(aq)} + HS O_{4} X^{-} X_{(aq)}$	$g r an d e$
$v iii$ . $HS O_{4} X^{-} X_{(aq)} H X^{+} X_{(aq)} + S O_{4} X^{2 -} X_{(aq)}$	$1$ x $1 0^{- 2}$

Reações de equilíbrio ácido-base

$K_{a}$

$v ii$ . $H_{2} S O_{4} X_{(aq)} H X^{+} X_{(aq)} + HS O_{4} X^{-} X_{(aq)}$

$g r an d e$

$v iii$ . $HS O_{4} X^{-} X_{(aq)} H X^{+} X_{(aq)} + S O_{4} X^{2 -} X_{(aq)}$

$1$ x $1 0^{- 2}$

Sabe-se que a bateria converte $Pb$ e $PbO X_{2}$ em $PbSO X_{4}$ na descarga e que, em condições normais, o $p H$ da solução eletrolítica é menor que $1$ .

A respeito dessa bateria, foram feitas as seguintes afirmações:

$I$ . Em condições normais, durante a descarga, a semirreação principal que ocorre no ânodo é a i e, no cátodo, é a iv.

$II$ . Em condições normais, o potencial da bateria no equilíbrio pode ser representado por $E = 1, 93 - 0, 06 p H + 0, 06 lo g [H S O_{4}^{-}]$

$III$ . Em condições padrão, a eletrólise da água sempre acontece.

$I V$ . Em $p H \approx 2$ , os potenciais das semirreações secundárias igualam-se aos potenciais das semirreações principais do ânodo e do cátodo, respectivamente, portanto a eletrólise da água não ocorre quando o eletrólito tem $p H > 2$ .

Considerando apenas argumentos baseados no equilíbrio termodinâmico a $2 5^{\circ} C$ , está(ão) ERRADA(S) apenas a(s) afirmação(ões):