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Questão

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Fácil Referência ENEM - 2024 - Questão 92

Qual é a expressão correta da reação global em uma célula a combustível microbiana com oxidação do etanol e redução do oxigênio?

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Resolução

A questão aborda a reação global que ocorre em uma célula a combustível microbiana (CCM) utilizando etanol como combustível e oxigênio como agente oxidante. Para resolvê-la, é necessário compreender conceitos de reações de oxirredução, balanceamento de equações químicas e o funcionamento das CCMs. O etanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$) é oxidado a gás carbônico ($\text{CO}_2$), enquanto o oxigênio ($\text{O}_2$) é reduzido a água ($\text{H}_2\text{O}$). O passo a passo envolve: (1) identificar os produtos da oxidação completa do etanol (2 $\text{CO}_2$ e 3 $\text{H}_2\text{O}$), (2) balancear a equação para garantir conservação de massa e átomos, e (3) comparar as alternativas. A alternativa A apresenta a equação corretamente balanceada: $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$, mostrando a oxidação completa do etanol e a redução do oxigênio, como ocorre nas CCMs.

Comentários por alternativa

  1. A C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
    A alternativa A está correta porque representa a reação global balanceada da oxidação completa do etanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$) a gás carbônico ($\text{CO}_2$) e água ($\text{H}_2\text{O}$), com consumo de 3 mols de oxigênio, conforme esperado em uma célula a combustível microbiana.
  2. B C2H5OH + O2 → 2CO + 3H2O
    A alternativa B está errada porque apresenta monóxido de carbono ($\text{CO}$) como produto, o que indica oxidação incompleta do etanol, além de não estar balanceada corretamente para todos os átomos.
  3. C C2H5OH + 6O2 → 2CO2 + 3H2O
    A alternativa C está errada porque utiliza 6 mols de oxigênio, o que é o dobro do necessário para a oxidação completa do etanol, resultando em uma equação desbalanceada.
  4. D C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
    A alternativa D está incorreta porque gera apenas 2 mols de água, quando o correto são 3 mols, além de não estar balanceada para todos os elementos.
  5. E C2H5OH + 3O2 → CO2 + 3H2O
    A alternativa E está errada porque produz apenas 1 mol de gás carbônico, quando a oxidação completa do etanol gera 2 mols de $\text{CO}_2$.

Flashcards

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1. O que é uma célula a combustível microbiana (CCM)?
É um dispositivo que utiliza microrganismos para converter energia química de combustíveis orgânicos em energia elétrica por meio de reações de oxirredução.
2. Qual é o papel do etanol em uma CCM?
O etanol atua como combustível, sendo oxidado a gás carbônico, liberando elétrons e prótons para gerar energia elétrica.
3. O que ocorre com o oxigênio em uma CCM durante a reação global?
O oxigênio é o agente oxidante e é reduzido a água na reação global da célula a combustível.
4. O que significa oxidação completa do etanol?
Significa que todo o etanol é convertido a gás carbônico e água, sem formação de subprodutos como monóxido de carbono ou compostos orgânicos intermediários.
5. Por que é importante balancear as equações químicas?
Para garantir a conservação de massa, ou seja, que o número de átomos de cada elemento seja igual nos reagentes e nos produtos.
6. Quais são os produtos da oxidação completa do etanol em uma CCM?
Os produtos são gás carbônico ($\text{CO}_2$) e água ($\text{H}_2\text{O}$).
7. Qual é a equação balanceada da oxidação completa do etanol com oxigênio?
$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$

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