Questão 50 do ENEM PPL 2011

Question

Iniciativas do poder público para prevenir o uso de bebidas alcoólicas por motoristas, causa de muitos acidentes nas estradas do país, trouxeram à ordem do dia, não sem suscitar polêmica, o instrumento popularmente conhecido como bafômetro. Do ponto de vista de detecção e medição, os instrumentos normalmente usados pelas polícias rodoviárias do Brasil e de outros países utilizam o ar que os “suspeitos” sopram para dentro do aparelho, através de um tubo descartável, para promover a oxidação do etanol a etanal. O método baseia-se no princípio da pilha de combustível: o etanol é oxidado em meio ácido sobre um disco plástico poroso coberto com pó de platina (catalisador) e umedecido com ácido sulfúrico, sendo um eletrodo conectado a cada lado desse disco poroso. A corrente elétrica produzida, proporcional à concentração de álcool no ar expirado dos pulmões da pessoa testada, é lida numa escala que é proporcional ao teor de álcool no sangue. O esquema de funcionamento desse detector de etanol pode ser visto na figura.

Diagrama esquemático do detector de etanol: um disco poroso com eletrólito está delimitado acima e abaixo por eletrodos de negro de platina, identificados como polos positivo (+) acima e negativo (-) abaixo. Na parte inferior, três setas verticais apontam para cima indicando a entrada de álcool.

As reações eletroquímicas envolvidas no processo são:

Eletrodo A:
\ce{CH3CH2OH (g) -> CH3CHO (g) + 2 H+ (aq) + 2 e-}

Eletrodo B:
\ce{1/2 O2 (g) + 2 H+ (aq) + 2 e- -> H2O (l)}

BRAATHEN, P. C. Hálito culpado: o princípio químico do bafômetro. Química nova na escola. São Paulo, nº 5, maio 1997 (adaptado).

No estudo das pilhas, empregam-se códigos e nomenclaturas próprias da Química, visando caracterizar os materiais, as reações e os processos envolvidos. Nesse contexto, a pilha que compõe o bafômetro apresenta o

A
eletrodo A como cátodo.
B
etanol como agente oxidante.
C
eletrodo B como polo positivo.
D
gás oxigênio como agente redutor.
E
fluxo de elétrons do eletrodo B para o eletrodo A.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 50 do ENEM PPL 2011

1º dia · Ciências da Natureza · Química: Pilhas e potencial de redução

Iniciativas do poder público para prevenir o uso de bebidas alcoólicas por motoristas, causa de muitos acidentes nas estradas do país, trouxeram à ordem do dia, não sem suscitar polêmica, o instrumento popularmente conhecido como bafômetro. Do ponto de vista de detecção e medição, os instrumentos normalmente usados pelas polícias rodoviárias do Brasil e de outros países utilizam o ar que os “suspeitos” sopram para dentro do aparelho, através de um tubo descartável, para promover a oxidação do etanol a etanal. O método baseia-se no princípio da pilha de combustível: o etanol é oxidado em meio ácido sobre um disco plástico poroso coberto com pó de platina (catalisador) e umedecido com ácido sulfúrico, sendo um eletrodo conectado a cada lado desse disco poroso. A corrente elétrica produzida, proporcional à concentração de álcool no ar expirado dos pulmões da pessoa testada, é lida numa escala que é proporcional ao teor de álcool no sangue. O esquema de funcionamento desse detector de etanol pode ser visto na figura.

Diagrama esquemático do detector de etanol: um disco poroso com eletrólito está delimitado acima e abaixo por eletrodos de negro de platina, identificados como polos positivo (+) acima e negativo (-) abaixo. Na parte inferior, três setas verticais apontam para cima indicando a entrada de álcool.

As reações eletroquímicas envolvidas no processo são:

Eletrodo A:
\ce{CH3CH2OH (g) -> CH3CHO (g) + 2 H+ (aq) + 2 e-}

Eletrodo B:
\ce{1/2 O2 (g) + 2 H+ (aq) + 2 e- -> H2O (l)}

BRAATHEN, P. C. Hálito culpado: o princípio químico do bafômetro. Química nova na escola. São Paulo, nº 5, maio 1997 (adaptado).

No estudo das pilhas, empregam-se códigos e nomenclaturas próprias da Química, visando caracterizar os materiais, as reações e os processos envolvidos. Nesse contexto, a pilha que compõe o bafômetro apresenta o

A
eletrodo A como cátodo.
B
etanol como agente oxidante.
C
eletrodo B como polo positivo.
D
gás oxigênio como agente redutor.
E
fluxo de elétrons do eletrodo B para o eletrodo A.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Em uma pilha, o ânodo é o eletrodo onde ocorre oxidação (perda de elétrons) e é o polo negativo. O cátodo é onde ocorre redução (ganho de elétrons) e é o polo positivo. Os elétrons saem do ânodo e vão para o cátodo pelo fio externo.

Aplicando às semirreações:

Eletrodo A: \ce{CH3CH2OH -> CH3CHO + 2 H+ + 2 e-}. O etanol perde elétrons, logo sofre oxidação. A é o ânodo, polo negativo, e o etanol é o agente redutor.
Eletrodo B: \ce{1/2 O2 + 2 H+ + 2 e- -> H2O}. O oxigênio ganha elétrons, logo sofre redução. B é o cátodo, polo positivo, e o O_2 é o agente oxidante.
Os elétrons fluem de A (ânodo) para B (cátodo).

A figura confirma: o eletrodo onde entra o álcool é o inferior, polo negativo (A), e o superior, polo positivo, é o B.

Conferindo as alternativas: só a C descreve corretamente a pilha, pois B é o cátodo e, portanto, o polo positivo.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

AO eletrodo A é onde ocorre oxidação, ou seja, é o ânodo, não o cátodo.
BO etanol perde elétrons, então é o agente redutor, não o oxidante.
DO O2 ganha elétrons (é reduzido), logo é o agente oxidante, não o redutor.
EOs elétrons vão do ânodo (A) para o cátodo (B); o sentido apresentado está invertido.

Assuntos: Pilhas e potencial de redução, Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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Questão 50 no caderno Branco do ENEM PPL 2011