(UERJ – 2010)A célula a combustível é um tipo de pilha que gera energia elétrica a partir da reação química entre os gases hidrogênio e oxigênio, como mostra o esquema:
(IMAGEM 1)
Para seu funcionamento ininterruo, a célula precisa ser continuamente alimentada com o oxigênio do ar e com o gás hidrogênio proveniente da seguinte reação química:
Considere os valores abaixo, relativos ao funcionamento da célula sob condições-padrão:
(IMAGEM 2)
Considere os valores abaixo, relativos ao funcionamento da célula sob condições-padrão:
(IMAGEM 3)
Calcule a força eletromotriz, em volts, da célula a combustível e a variação de entalpia, em kJ, da reação de obtenção do hidrogênio.
Soluções para a tarefa
Olá!
As imagens dessa questão da UERJ de 2010 mostram em 1 um esquema sobre como a célula é um tipo de pilha trocando hidrogênio e oxigênio, em 2 a equação de transformação de CH₄ e H₂O em CO₂ e H₂, e em 3 os valores de potenciais de redução dos eletrodos e das entalpias de formação que são necessários para resolver o exercício.
Pois bem. Para calcular a força eletromotriz temos que somar as duas semirreações do ânodo e do cátodo:
2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4 e⁻ E° = 0,83 V
O₂+ 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻ E° = 0,40 V
Reação global: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O Força eletromotriz: E° = 1,23 V
Já para descobrirmos a variação da entalpia temos que subtrair a entalpia dos produtos pela entalpia dos reagentes:
∆H = Hprodutos – Hreagentes
∆H = CO₂ + ( 4*H₂ –CH₄ – 2*H₂O)
∆H = -394 + ( 4*0 + 75 + 2*241)
∆H = -394 + 557
∆H = 163kJ