Questão 57 - 1ª Fase - ITA 2021

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 (Eº) ou constantes de dissociação ácidas ($K_a$), todos a 25 °C. 

Semirreações principais:                                                                                     Eº(V)

1. $PbS{O}_4\left(s\right)+2e^{-}\leftrightharpoons Pb\left(s\right) + S{O_4}^{2-}\left(aq\right)$                                                             -0,36
2. $PbS{O}_4\left(s\right)+H^{+}\left(aq\right)+2e^{-}\leftrightharpoons Pb\left(s\right) + HS{O_4}^{-}\left(aq\right)$                                          -0,30
3. $PbS{O}_2\left(s\right)+HS{O^{-}}_4\left(aq\right)+ 3H^{+}\left(aq\right)+2e^{-}\leftrightharpoons PbS{O}_4\left(s\right) + 2H{}_{2}O\left(\ell \right)$          1,36
4. $PbS{O}_2\left(s\right)+S{O^{2-}}_4\left(aq\right)+ 4H^{+}\left(aq\right)+2e^{-}\leftrightharpoons PbS{O}_4\left(s\right) + 2H_{2}O\left(\ell \right)$             1,69
   Semirreações principais:                                                                                     
5. $2H^{+} \left(aq\right) + 2e^{-} \rightleftharpoons H_2\left(g\right)$                                                                                   0,00
6. $O_2\left(g\right) + 4H^{+} \left(aq\right) + 4e^{-} \rightleftharpoons 2H_{2}O\left(\ell \right)$                                                              1,23
   Reações de equilíbrio ácido-base:                                                                        $K_a$
7. $H_{2}S{O}_4\left(aq\right) \rightleftharpoons H^{+} \left(aq\right) + HS{O_4}^{-}\left(aq\right)$                                                               grande
8. $HS{O^{-}}_4\left(aq\right) \rightleftharpoons H^{+} \left(aq\right) + S{O_4}^{2-}\left(aq\right)$                                                               $1x{10}^{-2}$

Sabe-se que a bateria converte Pb e $Pb{O}_2$ em $PbS{O}_4$ 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: 

1. Em condições normais, durante a descarga, a semirreação principal que ocorre no ânodo é a i e, no cátodo, é a iv. 
2. Em condições normais, o potencial da bateria no equilíbrio pode ser representado por $E = 1,93 - 0,06pH + 0,06\log \left[HS{O_4}^{-}\right].$
3. Em condições padrão, a eletrólise da água sempre acontece.
4. 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)