Balanceamento por oxirredução

01. (Enem 2024) Placas solares comuns dependem de dias ensolarados para gerar energia. Mas podemos gerar eletricidade com a ajuda de gotas de chuva, revestindo placas solares com uma fina camada de grafeno. Os íons dissociados a partir da água da chuva (A^m+ e Bⁿ⁺) tornam a combinação grafeno e água da chuva um par perfeito para geração de energia. O processo requer apenas uma camada de grafeno para que grande quantidade de elétrons (e⁻) se movimente ao longo da superfície.

TANG, Q. et al. A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain Angewandte Chemie International Edition, n. 55, 2016 (adaptado).

Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno

1. oxida os cátions dissolvidos na água da chuva.
2. impede a difusão da água através das placas solares.
3. diminui a energia de ativação da reação no pseudocapacitor.
4. forma um compósito não metálico com os íons na água da chuva.
5. gera uma diferença de potencial pela interação dos elétrons com os cátions.

02. (Enem 2025) Objetos de prata escurecem em contato com compostos contendo enxofre por causa da formação de uma fina camada de sulfeto de prata. Um método simples para clarear o objeto consiste em forrar um recipiente com papel alumínio, adicionar ao recipiente uma solução aquosa de cloreto de sódio e, enfim, mergulhar o objeto de prata enegrecido. Em cerca de três minutos, a prata volta à coloração original. As seguintes semirreações e os respectivos potenciais-padrão de redução são úteis para a compreensão dos fenômenos ocorridos.

Ag₂S (s) + 2 e^– → 2 Ag (s) + S^2– (aq)   –0,69 V

O₂ (g) + 4 H⁺ (aq) + 4 e^– → 2 H₂O(l)   +1,23 V

Al³⁺ (aq) + 3 e^– → Al(s)   –1,68 V

SARTORI, E. R.; BATISTA, E. F.; FATIBELLO-FILHO, O. Escurecimento e limpeza de objetos de prata: um experimento simples e de fácil execução envolvendo reações de oxidação-redução. Química Nova na Escola, n. 30, 2008 (adaptado).

Os valores das diferenças de potencial-padrão das reações que representam o escurecimento e o clareamento do objeto de prata são, respectivamente:

1. +0,54 V e +2,37 V.
2. +1,92 V e +0,99 V.
3. –0,15 V e +5,43 V.
4. +2,61 V e +1,29 V.
5. +0,15 V e –1,29 V.

03. (Enem 2024) Células a combustível microbianas (CCM) são capazes de gerar eletricidade a partir de águas residuárias urbanas e agroindustriais. As CCM são compostas de duas câmaras. Numa delas, contendo matéria orgânica, as bactérias eletrogênicas crescem formando um biofilme e se alimentam dos poluentes presentes no efluente. Ao se alimentarem, essas bactérias geram uma corrente elétrica que percorre o material sobre o qual se formam o biofilme. Um fio condutor externo possibilita a migração dessa corrente até uma segunda câmara, promovendo uma reação redox. A figura esquematiza uma CCM e as reações envolvidas.

CH3COO- (aq) + 2H2O(I) → 2 CO2 (g) + 7 H+ (aq) + 8 e-

4H+(aq) + O2(g) + 4e- → 2H2O (l)

QUINTO, A. C. Biobaterias geram eletricidade a partir de esgoto sanitário e efluentes agroindustriais. Disponível em: https://jornal.usp.br. Acesso em: 1 dez. 2021 (adaptado).

Qual das equações representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa CCM?

1. CH3COO- (aq) + O2(g) → 2 CO2 (g) + 3 H+ (aq)
2. CO2 (g) + O2(g) + H+ (aq) + H+ (g) → H2O(I) + CH3COO- (aq)
3. CH3COO- (aq) + H+ (aq) + 2 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O (l)
4. CH3COO- (aq) + 6 H2O (l) → 2 CO2 (g) 2 O2(g) + 15H+ (aq)
5. 2 CO2 (g) + 11 H+ (aq) + O2 (g) → CH3COO- (aq) + 4 H2O (l)

04. (Enem 2011) O peróxido de hidrogênio é comumente utilizado como antisséptico e alvejante. Também pode ser empregado em trabalhos de restauração de quadros enegrecidos e no clareamento de dentes. Na presença de soluções ácidas de oxidantes, como o permanganato de potássio, este óxido decompõe-se, conforme a equação a seguir:

De acordo com a estequiometria da reação descrita, a quantidade de permanganato de potássio necessária para reagir completamente com 20,0 mL de uma solução 0,1 mol/L de peróxido de hidrogênio é igual a

1. 2,0×10⁰ mol.
2. 2,0×10^-3 mol.
3. 8,0×10^-1 mol.
4. 8,0×10^-4 mol.
5. 5,0×10^-3 mol.

05. (Enem 2016) TEXTO I

Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito extremo at´o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível etanol/O2. Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado).

TEXTO II

Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°') apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:

2 CO2 + 7 H+ 8 e- → CH3COO-+2H2O E°'= –0,3 V

O2 + 4H++4 e– → 2H2O E°' =0,8V

SCOTT, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy in energy n.88,2016(adaptado)

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?

1. 3
2. 4
3. 6
4. 9
5. 15

06. (Enem 2018) Células solares à base de TiO2 sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o TiO2 é responsável por absorver a energia luminosa (hv), e o corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o TiO2. Um esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas.

A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois

1. reduz íons I– a I3–.
2. regenera o corante.
3. garante que a reação 4 ocorra.
4. promove a oxidação do corante.
5. transfere elétrons para o eletrodo de TiO2.

07. (Enem PPL 2017) O ferro metálico é obtido em altos-fornos pela mistura do minério hematita (d-Fe203) contendo impurezas, coque (C) e calcário (CaCO3), sendo estes mantidos sob um fluxo de ar quente que leva a queima do coque, com a temperatura no alto-forno chegando próximo a 2 000 ºC. As etapas caracterizam o processo em função da temperatura.

No processo de redução desse metal, o agente redutor é o

1. C.
2. CO.
3. CO2.
4. CaO.
5. CaCO3.

08. (Enem PPL 2015) O papel tem na celulose sua matéria-prima, e uma das etapas de sua produção é o branqueamento, que visa remover a lignina da celulose. Diferentes processos de branqueamento usam, por exemplo, cloro (Cl2), hipoclorito de sódio (NaClO), oxigênio (O2), ozônio (O3) ou peróxido de hidrogênio (H2O2). Alguns processos de branqueamento levam à formação de compostos organoclorados. São apresentadas as estruturas de um fragmento da lignina e do tetracloroguaiacol, um dos organoclorados formados no processo de branqueamento.

Os reagentes capazes de levar à formação de organoclorados no processo citado são

1. O2 e O3.
2. Cl2 e O2.
3. H2O2 e Cl2.
4. NaClO e O3.
5. NaClO e Cl2.

09. (Enem 2023) Um assistente de laboratório precisou descartar sete frascos contendo solução de nitrato de mercúrio(II) que não foram utilizados em uma aula prática. Cada frasco continha 5,25 g de Hg2(NO3)2 dissolvidos em água. Temendo a toxicidade do mercúrio e sabendo que o Hg2Cl2 tem solubilidade muito baixa, o assistente optou por retirar o mercúrio da solução por precipitação com cloreto de sódio (NaCl), conforme a equação química:

Hg2(NO3)2 (aq) + 2 NaCl (aq) → Hg2Cl2 (s) + 2 NaNO3 (aq)

Na dúvida sobre a massa de NaCl a ser utilizada, o assistente aumentou gradativamente a quantidade adicionada em cada frasco, como apresentado no quadro.

O produto obtido em cada experimento foi filtrado, secado e teve sua massa aferida. o assistente organizou os resultados na forma de um gráfico que correlaciona a massa de NaCI adicionada com a massa de Hg2Cl2 obtida em cada frasco. A massa molar do Hg2(NO3)2 é 525 g mol-1, a do NaCl é 58 g mol-1 e a do Hg2Cl2 é 472 g mol-1.

Qual foi o gráfico obtido pelo assistente de laboratório?