ENEM 2017 · Ciências da Natureza
Questão 121 do ENEM 2017
Resposta: letra C. Dois conjuntos de duas pilhas em série devem fornecer pelo menos 3,6 V para acender um LED azul, usando os potenciais de redução do quadro.
A invenção do LED azul, que permite a geração de outras cores para compor a luz branca, permitiu a construção de lâmpadas energeticamente mais eficientes e mais duráveis do que as incandescentes e fluorescentes. Em um experimento de laboratório, pretende-se associar duas pilhas em série para acender um LED azul que requer 3,6 volts para o seu funcionamento. Considere as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro.
Qual associação em série de pilhas fornece diferença de potencial, nas condições-padrão, suficiente para acender o LED azul?
- A
- B
- C
Resposta correta - D
- E
Como resolver a questão 121 passo a passo?
O conceito que resolve
A ddp de uma pilha é E(cátodo) − E(ânodo). Em série, as ddp se somam quando o polo positivo de uma pilha se liga ao negativo da outra.
Como chegar na resposta
- Pilha Ce⁴⁺/Zn: 1,61 − (−0,76) = 2,37 V. Pilha Cr₂O₇²⁻/Ni: 1,33 − (−0,25) = 1,58 V. A soma é 3,95 V, maior que 3,6 V.
- Para somar, o fio central deve ligar o ânodo (metal) de uma pilha ao cátodo (grafite) da outra.
- Na alternativa C, Ce⁴⁺ (grafite) e Zn formam uma pilha; Zn está ligado ao grafite da pilha Cr₂O₇²⁻/Ni, e o LED fecha o circuito entre o grafite do Ce e o Ni.
- Isso fornece 2,37 + 1,58 = 3,95 V, suficiente para acender o LED.
Por que cada alternativa
- AOs dois ânodos (Ni e Zn) ficam ligados entre si no meio, de modo que as ddp se opõem e a soma é menor que 3,6 V.
- BTambém liga dois ânodos no fio central, e as ddp se subtraem.
- CCorreta: o ânodo de uma pilha liga-se ao cátodo da outra, somando 3,95 V.
- DForma pilhas Ce/Cr (0,28 V) e Ni/Zn (0,51 V), soma máxima de 0,79 V, muito menor que 3,6 V.
- ETambém junta Ce/Cr e Zn/Ni, com soma de no máximo 0,79 V, insuficiente para o LED.
Onde essa questão derruba a maioria
Somar os potenciais sem verificar a ligação em série: pilhas ligadas com os mesmos polos se opõem.
O que estudar se você errou
Revise pilhas, potenciais de redução, cálculo de ddp e associação em série.