Questão do ENEM 2020

Ciências da Natureza · habilidade 7Digital · Caderno Rosa · Questão 97

As pilhas recarregáveis, bastante utilizadas atualmente, são formadas por sistemas que atuam como uma célula galvânica, enquanto estão sendo descarregadas, e como célula eletrolítica, quando estão sendo recarregadas.

Uma pilha é formada pelos elementos níquel e cádmio e seu carregador deve fornecer uma diferença de potencial mínima para promover a recarga. Quanto maior a diferença de potencial gerada pelo carregador, maior será o seu custo. Considere os valores de potencial padrão de redução dessas espécies:

$\mathrm{Ni^{2+}\,(aq)} + 2\,\mathrm{e^{-}} \rightleftharpoons \mathrm{Ni\,(s)} \qquad E^{\circ} = -0{,}230\ \mathrm{V}$ $\mathrm{Cd^{2+}\,(aq)} + 2\,\mathrm{e^{-}} \rightleftharpoons \mathrm{Cd\,(s)} \qquad E^{\circ} = -0{,}402\ \mathrm{V}$

Teoricamente, para que um carregador seja ao mesmo tempo eficiente e tenha o menor preço, a diferença de potencial mínima, em volt, que ele deve superar é de

Alternativa A: 0,086.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O valor 0,086 é a metade de 0,172 e resultaria de dividir a diferença de potencial pelo número de elétrons (2). O potencial padrão é uma propriedade intensiva e não se divide nem se multiplica pelo número de elétrons trocados.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa B: 0,172. gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. Na descarga, o níquel, de maior potencial de redução ( $-0{,}230$ V), é o cátodo, e o cádmio ( $-0{,}402$ V), o ânodo: $\Delta E^{\circ} = -0{,}230 - (-0{,}402) = 0{,}172$ V. Na recarga o processo se inverte, e o carregador precisa fornecer uma tensão que supere esse valor. Um valor maior encareceria o carregador sem necessidade.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa C: 0,316.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O valor 0,316 é a média dos dois potenciais, $\frac{0{,}230 + 0{,}402}{2}$ , operação sem significado físico aqui. A diferença de potencial da pilha é a diferença entre os potenciais de redução.
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Alternativa D: 0,632.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O valor 0,632 é a soma dos módulos dos potenciais, $0{,}230 + 0{,}402$ . Somar ignora o sinal negativo dos dois valores; a diferença de potencial é obtida subtraindo o menor potencial do maior.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa E: 1,264.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O valor 1,264 é o dobro da soma dos módulos dos potenciais, o que supõe multiplicar pelo número de elétrons. O potencial padrão não depende do número de elétrons, e a conta correta é uma subtração.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

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Fonte e auditoria

Código INEP: 59938
Código da prova: 701
Arquivo do PDF: ENEM_2020_DIGITAL_CAD_08_DIA_2_ROSA.pdf