Oxidação e Redução

01. (Enem PPL 2015) O alumínio é um metal bastante versátil, pois, a partir dele, podem-se confeccionar materiais amplamente utilizados pela sociedade. A obtenção do alumínio ocorre a partir da bauxita, que é purificada e dissolvida em criolita fundida (Na₃AlF₆) e eletrolisada a cerca de 1000 °C. Há a liberação do gás dióxido de carbono (CO₂), formado a partir da reação de um dos produtos da eletrólise com o material presente nos eletrodos. O ânodo é formado por barras de grafita submergidas na mistura fundida. O cátodo é uma caixa de ferro coberta de grafita. A reação global do processo é:

2 Al₂O₃ (l) + 3 C (s) → 4 Al (l) + 3 CO₂ (g)

Na etapa de obtenção do alumínio líquido, as reações que ocorrem no cátodo e ânodo são:

Os processos eletroquímicos corretos são representados na alternativa:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

02. (Enem PPL 2013) Após o desmonte da bateria automotiva, é obtida uma pasta residual de 6 kg, em que 19%, em massa, é dióxido de chumbo(IV), 60%, sulfato de chumbo(II) e 21%, chumbo metálico. O processo pirometalúrgico é o mais comum na obtenção do chumbo metálico, porém, devido à alta concentração de sulfato de chumbo(II), ocorre grande produção de dióxido de enxofre (SO₂), causador de problemas ambientais. Para eliminar a produção de dióxido de enxofre, utiliza-se o processo hidrometalúrgico, constituído de três etapas, no qual o sulfato de chumbo(II) reage com carbonato de sódio a 1,0 mol/L a 45 °C, obtendo-se um sal insolúvel (etapa 1), que, tratado com ácido nítrico, produz um sal de chumbo solúvel (etapa 2) e, por eletrólise, obtém-se o chumbo metálico com alto grau de pureza (etapa 3).

ARAÚJO, R. V. V. et al. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de caso. Disponível em: www.iqsc.usp.br. Acesso em: 17 abr. 2010 (adaptado).

Considerando a obtenção de chumbo metálico a partir de sulfato de chumbo(II) na pasta residual, pelo processo hidrometalúrgico, as etapas 1, 2 e 3 objetivam, respectivamente,

1. a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb²⁺ em Pb⁰.
2. a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb⁴⁺ em Pb⁰.
3. a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb⁰ em Pb²⁺.
4. a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb²⁺ em Pb⁰.
5. a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb⁴⁺ em Pb⁰.

03. (Enem PPL Dia 2016) Utensílios de uso cotidiano e ferramentas que contêm ferro em sua liga metálica tendem a sofrer processo corrosivo e enferrujar. A corrosão é um processo eletroquímico e, no caso do ferro, ocorre a precipitação do óxido de ferro(III) hidratado, substância marrom pouco solúvel, conhecida como ferrugem. Esse processo corrosivo é, de maneira geral, representado pela equação química:

Uma forma de impedir o processo corrosivo nesses utensílios é

1. renovar sua superfície, polindo-a semanalmente.
2. evitar o contato do utensílio com o calor, isolando-o termicamente.
3. impermeabilizar a superfície, isolando-a de seu contato com o ar úmido.
4. esterilizar frequentemente os utensílios, impedindo a proliferação de bactérias.
5. guardar os utensílios em embalagens, isolando-os do contato com outros objetos.

04. (Enem Digital 2° Dia 2020) Os objetos de prata tendem a escurecer com o tempo, em contato com compostos de enxofre, por causa da formação de uma película superficial de sulfeto de prata (Ag₂S), que é escuro. Um método muito simples para restaurar a superfície original desses objetos é mergulhá-los em uma solução diluída aquecida de hidróxido de sódio (NaOH), contida em uma panela comum de alumínio. A equação química que ilustra esse processo é:

3 Ag₂S (s) + 2 Al (s) + 8 NaOH (aq) → 6 Ag (s) + 3 Na₂S (aq) + 2 NaAlO₂(aq) + 4 H₂O (l)

A restauração do objeto de prata ocorre por causa do(a)

1. prata, que reduz o enxofre.
2. íon sulfeto, que sofre oxidação.
3. íon hidróxido, que atua como agente oxidante.
4. alumínio, que atua como agente redutor no processo.
5. variação do pH do meio reacional, que aumenta durante a reação.

05. (Enem 2019) Estudos mostram o desenvolvimento de biochips utilizados para auxiliar o diagnóstico de diabetes melito, doença evidenciada pelo excesso de glicose no organismo. O teste é simples e consiste em duas reações sequenciais na superfície do biochip, entre a amostra de soro sanguíneo do paciente, enzimas específicas e reagente (iodeto de potássio, KI), conforme mostrado na imagem.

Após a adição de soro sanguíneo, o fluxo desloca-se espontaneamente da esquerda para a direita (ii) promovendo reações sequenciais, conforme as equações 1 e 2. Na primeira, há conversão de glicose do sangue em ácido glucônico, gerando peróxido de hidrogênio.

O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é

1. análise.
2. síntese.
3. oxirredução.
4. complexação.
5. acido-base.

06. (Enem PPL 2013) O Instituto Luiz Coimbra (UFRJ) lançou o primeiro ônibus urbano movido a hidrogênio do Hemisfério Sul, com tecnologia inteiramente nacional. Sua tração provém de três fontes de energia, sendo uma delas a pilha de combustível, na qual o hidrogênio, gerado por um processo eletroquímico, reage com o oxigênio do ar, formando água.

FRAGA, I. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 20 jul. 2010 (adaptado).

A transformação de energia que ocorre na pilha de combustível responsável pelo movimento do ônibus decorre da energia cinética oriunda do(a)

1. calor absorvido na produção de água.
2. expansão gasosa causada pela produção de água.
3. calor liberado pela reação entre o hidrogênio e o oxigênio.
4. contração gasosa causada pela reação entre o hidrogênio e o oxigênio.
5. eletricidade gerada pela reação de oxirredução do hidrogênio com o oxigênio.

07. (Enem 2013) Um princípio importante na produção de aço é a oxidação do excesso de carbono no ferro-gusa. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol.

LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blucher, 1999 (adaptado).

Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de

1. 28.
2. 75.
3. 175.
4. 275.
5. 303.

08. (Enem 2014) A liberação de gases clorofluorcarbonos (CFCs) na atmosfera pode provocar depleção de ozônio (O3) na estratosfera. O ozônio estratosférico é responsável por absorver parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol, a qual é nociva aos seres vivos. Esse processo, na camada de ozônio, é ilustrado simplificadamente na figura.

Quimicamente, a destruição do ozônio na atmosfera por gases CFCs é decorrência da

1. clivagem da molécula de ozônio pelos CFCs para produzir espécies radicalares.
2. produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro.
3. oxidação do monóxido de cloro por átomos de oxigênio para produzir átomos de cloro.
4. reação direta entre os CFCs e o ozônio para produzir oxigênio molecular e monóxido de cloro.
5. reação de substituição de um dos átomos de oxigênio na molécula de ozônio por átomos de cloro.

09. (Enem 2021) O ciclo do cobre é um experimento didático em que o cobre metálico é utilizado como reagente de partida. Após uma sequência de reações (I, II, III, IV e V), o cobre retorna ao seu estado inicial ao final do ciclo.

A reação de redução do cobre ocorre na etapa

1. I.
2. II.
3. III.
4. IV.
5. V.

10. (Enem 2016 - 3.ª Aplicação) Atualmente, soldados em campo, seja em treinamento ou em combate, podem aquecer suas refeições, prontas e embaladas em bolsas plásticas, utilizando aquecedores químicos, sem precisar fazer fogo. Dentro dessas bolsas existe magnésio metálico em pó e, quando o soldado quer aquecer a comida, ele coloca água dentro da bolsa, promovendo a reação descrita pela equação química:

Mg (s) + 2 H2O (l) → Mg(OH)2 (S) + H2 (g) + 350 kJ

O aquecimento dentro da bolsa ocorre por causa da

1. redução sofrida pelo oxigênio, que é uma reação exotérmica.
2. oxidação sofrida pelo magnésio, que é uma reação exotérmica.
3. redução sofrida pelo magnésio, que é uma reação endotérmica.
4. oxidação sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação exotérmica.
5. redução sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação endotérmica.

11. (Enem 2016 - 3.ª Aplicação) Climatério é o nome de um estágio no processo de amadurecimento de determinados frutos, caracterizado pelo aumento do nível da respiração celular e do gás etileno (C2H4). Como consequência, há o escurecimento do fruto, o que representa a perda de muitas toneladas de alimentos a cada ano.

É possível prolongar a vida de um fruto climatérico pela eliminação do etileno produzido. Na indústria, utiliza-se o permanganato de potássio (KMn04) para oxidar o etileno a etilenoglicol (HOCH2CH2OH), sendo o processo representado de forma simplificada na equação:

2KMnO4 + 3C2H4 + 4H2O → 2MnO2 + 3HOCH2CH2OH + 2KOH

O processo de amadurecimento começa quando a concentração de etileno no ar está em cerca de 1,0 mg de C2H4 por kg de ar.

As massa molares dos elementos H, C, O, K e Mn são, respectivamente, iguais a 1 g/mol, 12 g/mol, 16 g/mol, 39 g/mol e 55 g/mol.

A fim de diminuir essas perdas, sem desperdício de reagentes, a massa mínima de KMnO4 por kg de ar é mais próxima de

1. 0,7 mg.
2. 1,0 mg.
3. 3,8 mg.
4. 5,6 mg.
5. 8,5 mg.

12. (Enem 2016 - 3.ª Aplicação) Um bafômetro simples consiste em um tubo contendo uma mistura sólida de dicromato de potássio em sílica umedecida com ácido sulfúrico. Nesse teste, a detecção da embriaguez por consumo de álcool se dá visualmente, pois a reação que ocorre é a oxidação do álcool a aldeído e a redução do dicromato (alaranjado) a cromo (III) (verde) ou cromo (II) (azul).

A equação balanceada da reação química que representa esse teste é

1. Cr2O72− (aq) + 2 H+ (aq) + 3 CH3–CH2–OH (g) → 2 Cr2+ (aq) + 4 H2O (l) + 3 CH3–COOH (g)
2. Cr2O72− (aq) + 8 H+ (aq) + 3 CH3–CH2–OH (g) → 2 Cr3+ (aq) + 7 H2O (l) + 3 CH3–CHO (g)
3. CrO42− (aq) + 2 H+ (aq) + 3 CH3–CH2–OH (g) → Cr3+ (aq) + 4 H2O (l) + 3 CH3–CHO (g)
4. Cr2O72− (aq) + 8 H+ (aq) + 3 CH3–CHO (g) → 2 Cr3+ (aq) + 4 H2O (l) + 3 CH3–COOH (g)
5. CrO42− (aq) + 2 H+ (aq) + 3 CH3–CHO (g) → Cr2+ (aq) + H2O (l) + 3 CH3–COOH (g)

13. (Enem PPL 2021) Um marceneiro esqueceu um pacote de pregos ao relento, expostos à umidade do ar e à chuva. Com isso, os pregos de ferro, que tinham a massa de 5,6 g cada, acabaram cobertos por uma camada espessa de ferrugem (Fe2O3·H2O), uma substância marron insolúvel, produto da oxidação do ferro metálico, que ocorre segundo a equação química:

2 Fe(s)+ 3/2 O2 (g) + H2O (I) → Fe2O3·H2O (s)

Considere as massas molares (g/mol): H = 1; O = 16; Fe = 56.

Qual foi a massa de ferrugem produzida ao se oxidar a metade (50%) de um prego?

1. 4,459
2. 8,909
3. 17,809
4. 72,009
5. 144,009

14. (Enem PPL 2021) O solvente tetracloroeteno ou percloroetileno é largamente utilizado na indústria de lavagem a seco e em diversas outras indústrias, tais como a de fabricação de gases refrigerantes. Os vapores desse solvente, quando expostos à elevada temperatura na presença de oxigênio e água, sofrem degradação produzindo gases poluentes, conforme representado pela equação:

C2CI4 (g)+ H2O (g) + H2O (g) → 2 HCI(g) + CL2 (g) + CO (g) + CO2 (g)

BORGES, L. D.; MACHADO, P. F. L. Lavagem a seco. Química Nova na Escola, n. 1, fev. 2013 (adaptado).

Os produtos dessa degradação, quando lançados no meio ambiente, contribuem para a

1. elevação do pH do solo.
2. formação de chuva ácida.
3. eutrofização de mananciais.
4. elevação dos níveis de ozônio na atmosfera.
5. formação de óxidos de enxofre na atmosfera.

15. (Enem 2022) A nanotecnologia é responsável pelo aprimoramento de diversos materiais, incluindo os que são impactados com a presença de poluentes e da umidade na atmosfera, causadores de corrosão. O processo de corrosão é espontâneo e provoca a deterioração de metais como o ferro, que, em presença de oxigênio e água, sofre oxidação, conforme ilustra a equação química:

4 Fe (s) + 2 H2O (l) +3 O2 (g) → 2 Fe2O3 · H2O (s)

Uma forma de garantir a durabilidade da estrutura metálica e a sua resistência à umidade consiste na deposição de filmes finos nanocerâmicos à base de zircônia (ZrO2) e alumina (AL2O2) sobre a superfície do objeto que se deseja proteger.

CLEMENTE, G.A. B. F. et al. O uso de materiais híbridos ou nanocompósitos comorevestimentos anticorrosivos do aço. Química Nova, n. 9, 20221 (adaptado).

Essa nanotecnologia aplicada na proteção contra a corrosão se baseia no(a)

1. proteção catódica, que utiliza um metal fortemente redutor.
2. uso de metais de sacrifício, que se oxidam no lugar do ferro.
3. passivação do ferro, que fica revestido pelo seu próprio óxido.
4. efeito de barreira, que impede o contato com o agente oxidante.
5. galvanização, que usa outros metais de menor potencial de redução.

16. (Enem PPL 2024) Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, desenvolveram um dessalinizador-pilha.

O invento se mostrou muito promissor para dessalinizar água do mar, empregando eletrodos com bismuto e titânio em suas composições. Para realizar a dessalinização, o dispositivo funciona por eletrólise, conforme a figura. No descarregamento do dispositivo ocorre o processo inverso, que permite reaproveitar a energia, como em uma pilha.

Durante a dessalinização da água por eletrólise ocorre a formação de

1. BiOCl no ânodo.
2. H2 (g) no cátodo.
3. Bi no polo positivo.
4. O2 (g) no polo negativo.
5. Na3 Ti2 (PO4)3 no ânodo.

17. (Enem 2022) A figura ilustra esquematicamente um processo de remediação de solos contaminados com tricloroeteno (TCE), um agente desengraxante. Em razão de vazamentos de tanques de estocagem ou de manejo inapropriado de resíduos industriais, ele se encontra presente em águas subterrâneas, nas quais forma uma fase líquida densa não aquosa (DNAPL) que se deposita no fundo do aquifero. Essa tecnologia de descontaminação emprega o Íon persulfato (S2O82-), que é convertido no radica •SO4- por minerais que contêm Fe(lll). O esquema representa de forma simplificada o mecanismo de ação química sobre o TCE e a formação dos produtos de degradação.

Esse procedimento de remediação de águas subterrâneas baseia-se em reações de

1. oxirredução.
2. substituição.
3. precipitação.
4. desidratação.
5. neutralização.