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Questão 109 do ENEM PPL 2024

2º dia · Ciências da Natureza · H18 · Química: Número de oxidação (Nox)

O ácido sulfúrico é uma das principais substâncias produzidas industrialmente no mundo. O esquema apresenta, de forma simplificada, as etapas de sua produção.

Fluxograma com as etapas de produção do ácido sulfúrico: Etapa 1 (Queima do enxofre, S (s), para a geração de SO2 (g)) aponta para a Etapa 2 (Conversão do SO2 (g) a SO3 (g) na presença de O2 (g) e catalisador). A Etapa 2 se ramifica para a Etapa 3 (Lavagem do SO3 (g) com água para geração de parte do H2SO4 (l)) e para a Etapa 4 (Absorção do SO3 (g) em H2SO4 (l) para formar H2S2O7 (l)). A Etapa 4 aponta para a Etapa 5 (Diluição do H2S2O7 (l) para decomposição em H2SO4 concentrado).

Em qual etapa ocorre a conversão química do enxofre (\text{S}) para o seu maior estado de oxidação?

  1. A
    1
  2. B
    2
  3. C
    3
  4. D
    4
  5. E
    5
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Resolução comentada

O maior estado de oxidação do enxofre é +6, pois ele está no grupo 16 e tem 6 elétrons na camada de valência. Vamos calcular o Nox do S em cada substância do fluxograma, lembrando que o O costuma ter Nox -2 e o H, +1.

  1. \text{S} (substância simples): Nox = 0.
  2. \ce{SO2}: x + 2(-2) = 0, logo x = +4.
  3. \ce{SO3}: x + 3(-2) = 0, logo x = +6.
  4. \ce{H2SO4}: 2(+1) + x + 4(-2) = 0, logo x = +6.
  5. \ce{H2S2O7}: 2(+1) + 2x + 7(-2) = 0, logo x = +6.

O Nox +6 aparece pela primeira vez no \ce{SO3}. Portanto, a oxidação de \text{S} até o estado máximo se completa na passagem de \ce{SO2} (+4) para \ce{SO3} (+6), que é a Etapa 2, com \ce{O2} e catalisador.

Nas etapas 3, 4 e 5, o enxofre já está em +6 e continua assim: são reações de hidratação e absorção, sem variação de Nox. Na etapa 1, o Nox vai só de 0 a +4.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ANa queima do enxofre o Nox vai de 0 a +4 (SO2), que ainda não é o maior estado de oxidação.
  • CNa lavagem com água o SO3 vira H2SO4 e o S permanece em +6, sem variação de Nox.
  • DNa absorção em H2SO4 forma-se H2S2O7 com S já em +6, sem oxirredução.
  • EA diluição do H2S2O7 gera H2SO4 mantendo S em +6, sem mudança de Nox.

Assuntos: Número de oxidação (Nox), Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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