Questão 91 do ENEM 2019

2º dia · Ciências da Natureza

Para realizar o desentupimento de tubulações de esgotos residenciais, é utilizada uma mistura sólida comercial que contém hidróxido de sódio (\ce{NaOH}) e outra espécie química pulverizada. Quando é adicionada água a essa mistura, ocorre uma reação que libera gás hidrogênio e energia na forma de calor, aumentando a eficiência do processo de desentupimento. Considere os potenciais padrão de redução (E^\ominus) da água e de outras espécies em meio básico, expressos no quadro.

Semirreação de redução E^\ominus\text{ (V)}
\ce{2 H2O + 2 e- -> H2 + 2 OH-} -0{,}83
\ce{Co(OH)2 + 2 e- -> Co + 2 OH-} -0{,}73
\ce{Cu(OH)2 + 2 e- -> Cu + 2 OH-} -0{,}22
\ce{PbO + H2O + 2 e- -> Pb + 2 OH-} -0{,}58
\ce{Al(OH)4- + 3 e- -> Al + 4 OH-} -2{,}33
\ce{Fe(OH)2 + 2 e- -> Fe + 2 OH-} -0{,}88

Qual é a outra espécie que está presente na composição da mistura sólida comercial para aumentar sua eficiência?

  1. A
    \ce{Al}
  2. B
    \ce{Co}
  3. C
    \ce{Cu(OH)2}
  4. D
    \ce{Fe(OH)2}
  5. E
    \ce{Pb}
Resolução comentada

A mistura libera \ce{H2} ao receber água, ou seja, a água é reduzida: \ce{2 H2O + 2 e- -> H2 + 2 OH-}, com E^\ominus = -0{,}83\ \text{V}. Para a reação ser espontânea (\Delta E^\ominus > 0), a outra espécie precisa se oxidar, e isso só ocorre com uma espécie de potencial de redução menor que o da água. Assim, ela funciona como agente redutor.

A espécie que se oxida deve estar na forma reduzida (metal), pois a mistura é sólida e pulverizada. Vamos verificar o \Delta E^\ominus = E_{\text{maior}} - E_{\text{menor}} para os metais do quadro:

  1. \ce{Co}: -0{,}83 - (-0{,}73) = -0{,}10\ \text{V}, não espontâneo.
  2. \ce{Cu}: -0{,}83 - (-0{,}22) = -0{,}61\ \text{V}, não espontâneo.
  3. \ce{Pb}: -0{,}83 - (-0{,}58) = -0{,}25\ \text{V}, não espontâneo.
  4. \ce{Fe}: -0{,}83 - (-0{,}88) = +0{,}05\ \text{V}, espontâneo, mas o \ce{Fe(OH)2} é a forma oxidada e não pode se oxidar mais.
  5. \ce{Al}: -0{,}83 - (-2{,}33) = +1{,}50\ \text{V}, bem espontâneo, e o \ce{Al} metálico pode se oxidar a \ce{Al(OH)4-}.

O alumínio em pó, em meio básico com \ce{NaOH}, reduz a água, libera \ce{H2} e muito calor. É o que torna o desentupidor eficiente.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa D engana: o par Fe(OH)2/Fe tem potencial menor que o da água, mas o que se oxida é o Fe metálico, não o Fe(OH)2.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bo Co tem E^\ominus = -0{,}73 V, maior que o da água, então não reduz a água (ΔE negativo).
  • CCu(OH)2 é forma oxidada e seu potencial (−0,22 V) é maior que o da água, não reage.
  • DFe(OH)2 já é a forma oxidada do ferro, não tem como se oxidar e reduzir a água.
  • Eo Pb tem potencial (−0,58 V) maior que o da água, então a reação não é espontânea.

Assuntos: potencial de redução, eletroquímica, reações de oxirredução.

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