Questão 12 - Prova V2 - Fuvest 2025

Gabarito

Questão 12

Objetiva
12

Baterias íon-lítio (íon-Li) armazenam energia por meio de um processo de intercalação iônica, no qual íons Li+ penetram e se acomodam entre camadas de grafite no ânodo da bateria. A quantidade de energia armazenada é diretamente proporcional ao número de íons Li+ intercalados no ânodo, que, entre outros aspectos, é limitado pelo espaço disponível para a sua alocação. Uma recente inovação tecnológica em baterias é a substituição de Li por Na, formando baterias íon-sódio (íon-Na). O mecanismo de funcionamento se baseia no processo de intercalação, com a vantagem de que o Na é mais abundante do que o Li no planeta.

Note e adote:Distribuição eletrônica: Li=1s2, 2s1; Na=1s2, 2s2, 2p6, 3s1.Massa atômica: (u): Li =7; Na =23.

Considerando que a única diferença entre baterias de mesma massa e volume seja o íon utilizado (Na+ ou Li+) e que a densidade de energia é a quantidade de energia armazenada na bateria por unidade de massa e volume, é correto afirmar que a densidade de energia de uma bateria íon-Na é

Alternativas

  1. A

    maior do que de uma bateria íon-Li, pois o Na+ tem maior massa e menor raio iônico do que o Li+.

  2. B

    menor do que de uma bateria íon-Li, pois o Na+ tem maior massa e maior raio iônico do que o Li+.

  3. C

    maior do que de uma bateria íon-Li, pois o Na+ tem menor massa e maior raio iônico do que o Li+.

  4. D

    menor do que de uma bateria íon-Li, pois o Na+ tem menor massa e menor raio iônico do que o Li+.

  5. E

    igual à de uma bateria íon-Li, pois ambos os íons são monovalentes.

Gabarito:
    B

A quantidade de energia para um íon Li+ é a mesma para um íon Na+, pois ambos são monovalentes.

Porém, o íon Na+ tem um nível de energia a mais do que o íon Li+ e, portanto, tem maior raio. Além disso, o íon sódio tem massa 23 u, que é maior do que a massa do íon lítio (7 u).

Assim, a densidade de energia é menor na bateria íon-sódio, tanto por massa quanto por volume. 

12

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