Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 132 do Enem 2020 Digital: a tensão mínima do carregador da pilha de Ni-Cd

Enem 2020 Digital · 2º dia · caderno azul · Química · Físico-química

Nos outros cadernos: amarelo 121 · rosa 97 · cinza 96

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B 0,172.

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:

Ni2+ (aq)+2 e−⇌Ni (s)E∘=−0,230 V\text{Ni}^{2+}\,(aq) + 2\,e^- \rightleftharpoons \text{Ni}\,(s) \qquad E^\circ = -0{,}230\ \text{V}

Cd2+ (aq)+2 e−⇌Cd (s)E∘=−0,402 V\text{Cd}^{2+}\,(aq) + 2\,e^- \rightleftharpoons \text{Cd}\,(s) \qquad E^\circ = -0{,}402\ \text{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

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Resolução comentada

O que a questão pede

A tensão mínima que o carregador precisa superar para recarregar a pilha.

A ddp da pilha

Na descarga, o maior potencial de redução (níquel, −0,230 V) se reduz, e o cádmio se oxida:

ΔE=Emaior−Emenor=−0,230−(−0,402)=0,172 V\Delta E = E_{\text{maior}} - E_{\text{menor}} = -0{,}230 - (-0{,}402) = 0{,}172\ \text{V}

A recarga

Recarregar é forçar a reação inversa, por eletrólise. Para isso, o carregador precisa aplicar uma tensão maior que a da pilha, ao menos 0,172 V. Com o menor valor possível, o carregador é o mais barato que ainda funciona.

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    É a metade de 0,172: divide a diferença por 2 por causa dos dois elétrons. O número de elétrons não altera a ddp. (10,7% marcaram)

  • C

    Faz a média dos dois potenciais, ou soma os módulos de forma errada: a ddp é a diferença entre eles. (21,6% marcaram)

  • D

    Foi a segunda mais marcada. Soma os módulos dos potenciais (0,230 + 0,402), em vez de subtrair. (28,3% marcaram)

  • E

    Soma os módulos e ainda multiplica por 2 por causa dos elétrons. (7,4% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 26.421 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIFácilParâmetro B: 594 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 33ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.
Acertaram31,8%dos candidatos marcaram a B
Habilidade 7 · Competência 2Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendo em vista a defesa do consumidor, a saúde do trabalhador ou a qualidade de vida.
Como os candidatos responderam
  • A10,7%
  • B31,8% ✓ gabarito
  • C21,6%
  • D28,3%
  • E7,4%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50024,1%
  • 500 a 60039%
  • 600 a 70050,3%
  • 700 ou mais82,2%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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