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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 63 do ENEM 2010

1º dia · Ciências da Natureza · H23 · Química: Pilhas e potencial de redução

O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: o prejuízo ao meio ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustível hidrogênio/oxigênio.

Esquema do funcionamento de uma célula a combustível hidrogênio/oxigênio. Do lado esquerdo, no compartimento do ânodo com polo negativo (-), ocorre a entrada de gás hidrogênio (H2), liberando elétrons (2e⁻) para o circuito externo e prótons (2H⁺) que atravessam o eletrólito central. Pelo circuito externo, os elétrons fluem até o cátodo com polo positivo (+), à direita, onde ocorre a entrada de gás oxigênio (O2). No cátodo, os elétrons, o oxigênio e os prótons reagem, havendo a saída de água (H2O) e oxigênio residual (O2).

VILLULLAS, H. M; TICIANELLI, E. A; GONZÁLEZ, E. R. Química Nova Na Escola. Nº15, maio 2002.

Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque

  1. A
    transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água.
  2. B
    converte a energia química contida nas moléculas dos componentes em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.
  3. C
    transforma energia química em energia elétrica, porém emite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos combustíveis fósseis.
  4. D
    converte energia elétrica proveniente dos combustíveis fósseis em energia química, retendo os gases poluentes produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente.
  5. E
    converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contidas no sistema em energia química, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Uma célula a combustível é uma pilha em que os reagentes são fornecidos continuamente. Nela, a energia química da reação entre \ce{H2} e \ce{O2} vira energia elétrica diretamente, por meio do fluxo de elétrons no circuito externo.

Pela figura, as semirreações são:

  1. Ânodo (polo negativo): \ce{H2 -> 2H+ + 2e-}. O hidrogênio se oxida e os elétrons seguem pelo circuito externo.
  2. Cátodo (polo positivo): \ce{1/2 O2 + 2H+ + 2e- -> H2O}. O oxigênio se reduz.
  3. Reação global: \ce{H2 + 1/2 O2 -> H2O}.

O único produto é a água, que não é poluente. Nos processos convencionais, a queima de combustíveis fósseis libera \ce{CO2}, \ce{CO}, \ce{SO2} e outros gases nocivos. Por isso a célula se diferencia deles.

Conferindo as alternativas: o texto fala em energia elétrica, então a conversão em energia térmica (B) não serve. Há emissão de poluentes em (C)? Não, o produto é água. Em (D) e (E) o sentido da conversão está invertido, pois a água é produto, não fonte de energia.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bdiz que a energia química vira energia térmica, mas a célula gera energia elétrica.
  • Cafirma que emite poluentes como os fósseis, mas o produto é só água.
  • Dinverte o processo: a célula não converte eletricidade de fósseis em energia química nem retém gases.
  • Ea água é produto da reação, não fonte de energia, e a conversão é para energia elétrica, não química.

Assunto: Pilhas e potencial de redução.

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