Sejam dadas as reações no equilíbrio envolvidas nos processos de carga e descarga de uma bateria chumbo-ácido e seus respectivos potenciais padrão de eletrodo versus EPH (E°) ou constantes de dissociação ácidas (Ka), todos a 25 °C.
Semirreações principais: i. PbSO₄(s) + 2e⁻ ⇌ Pb(s) + SO₄²⁻(aq), E° = -0,36 V ii. PbSO₄(s) + H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ Pb(s) + HSO₄⁻(aq), E° = -0,30 V iii. PbO₂(s) + HSO₄⁻(aq) + 3H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ PbSO₄(s) + 2H₂O(ℓ), E° = 1,63 V iv. PbO₂(s) + SO₄²⁻(aq) + 4H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ PbSO₄(s) + 2H₂O(ℓ), E° = 1,69 V
Semirreações secundárias: v. 2H⁺(aq) + 2e⁻ ⇌ H₂(g), E° = 0,00 V vi. O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ ⇌ 2H₂O(ℓ), E° = 1,23 V
Reações de equilíbrio ácido-base: vii. H₂SO₄(aq) ⇌ H⁺(aq) + HSO₄⁻(aq), Ka = grande viii. HSO₄⁻(aq) ⇌ H⁺(aq) + SO₄²⁻(aq), Ka = 1×10⁻²
Sabe-se que a bateria converte Pb e PbO₂ em PbSO₄ na descarga e que, em condições normais, o pH da solução eletrolítica é menor que 1.
A respeito dessa bateria, foram feitas as seguintes afirmações: I. Em condições normais, durante a descarga, a semirreação principal que ocorre no ânodo é a i e, no cátodo, é a iv. II. Em condições normais, o potencial da bateria no equilíbrio pode ser representado por E = 1,93 - 0,06pH + 0,06log[HSO₄⁻]. III. Em condições padrão, a eletrólise da água sempre acontece. IV. Em pH ~ 2, os potenciais das semirreações secundárias igualam-se aos potenciais das semirreações principais do ânodo e do cátodo, respectivamente, portanto a eletrólise da água não ocorre quando o eletrólito tem pH > 2.
Considerando apenas argumentos baseados no equilíbrio termodinâmico a 25 °C, está(ão) ERRADA(S) apenas a(s) afirmação(ões)