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Unifesp Fisico-Quimica

Mensagem por alexia_rezende em Sex Set 11 2015, 07:19

(Unifesp) Numa célula de combustível, ao invés da combustão química usual, a reação ocorre eletroquimicamente, o que permite a conversão, com maior eficiência, da energia química, armazenada no combustível, diretamente para energia elétrica. Uma célula de combustível promissora é a que emprega metanol e oxigênio do ar como reagentes, cujo diagrama esquemático é fornecido a seguir.

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onde: mp = membrana de eletrólito polimérico, permeável a íons. v1 e v2 = recipientes de grafite, contendo catalisador. L = lâmpada ligada em circuito externo. A reação global que ocorre no sistema é 2CH3 OH + 3O2 ! 2 CO2 + 4 H2 O a) Sabendo que, além dos reagentes e produtos da rea- ção global, estão envolvidos íons H+ no processo, escreva as semi-reações que ocorrem em v1 e v2 . b) Identifique a natureza e o sentido do deslocamento dos condutores de cargas elétricas no interior da célula de combustível, e no circuito elétrico externo que alimenta L.

Não entendi como identificar quem oxida e quem reduz. Queria saber também como montar as semi-reações passo a passo.
Desde já grata.

alexia_rezende
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Re: Unifesp Fisico-Quimica

Mensagem por Christian M. Martins em Sex Set 11 2015, 11:05

a) Vamos ver o número de oxidação dos elementos e aproveitar para balancear a equação (mesmo que a equação balanceada já tenha sido passada), para realizarmos uma "prova real" e ver se os cálculos estão corretos:

CH3OH + O2 ----> CO2+ H2O

\     
 OH

C(CH3OH) = 2-
O(CH3OH) = 2-
H = 1+

O(O2) = 0

C(CO2) = 4+
O(CO2) = 2-
O(H2O) = 2-

|∆C| = 6
|∆O| = 2.
2*2 = 4

2CH3OH + 3O2 ----> 2CO2 + 4H2O

OK, tudo certo.

Quem se oxidou, portanto, foi o C, e quem se reduziu foi o O. Vamos para as semirreações:

v1: 2H2O + 2CH3OH ----> 2CO2 + 12H^+ + 12e^-
v2: 3O2 + 12H^+ + 12e^- ---> 6H2O

Primeiro eu deduzi a reação ocorrida em v2, que é muito mais fácil de se prever do que a de v1. A partir dos reagentes de v2 (4H^+), pude deduzir a de v1 com base na imagem fornecida pela questão. Enfim, basta multiplicar os coeficientes para deixar ambas as semirreações balanceadas.


b) Os elétrons vão do lado esquerdo ao lado direito da célula de combustível pelo circuito elétrico, enquanto os íons H^+ se dirigem à direita por via da mp.

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Re: Unifesp Fisico-Quimica

Mensagem por alexia_rezende em Seg Set 14 2015, 09:34

Obrigada pela resolução

alexia_rezende
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