Questão do ENEM 2024

Ciências da Natureza · habilidade 23Reaplicação · Caderno Azul · Questão 108

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.

NAM, D. -H.; CHOI, K.-S. Bismuth as a New Chloride-Storage Electrode Enabling the Construction of a Practical High Capacity Desalination Battery. Journal of the American Chemical Society, n. 139, 2017 (adaptado).

Durante a dessalinização da água por eletrólise ocorre a formação de

Alternativa A: BiOCl no ânodo. gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. Na figura, a placa de bismuto está ligada ao polo positivo, que na eletrólise é o ânodo, e os íons $\mathrm{Cl^-}$ da água salgada migram até ela. Ali o bismuto é oxidado na presença de cloreto, formando BiOCl, como mostra o lado direito da figura, em que a placa aparece como BiOCl depois da dessalinização.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa B: $\mathrm{H_2}$ (g) no cátodo.
Justificativa
Esta alternativa está errada. A figura mostra que, no polo negativo, os íons $\mathrm{Na^+}$ são capturados pelo eletrodo de titânio, e não há desprendimento de gás hidrogênio. A dessalinização acontece justamente pela retirada de $\mathrm{Na^+}$ e $\mathrm{Cl^-}$ da água, sem produção de $\mathrm{H_2}$ .
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Alternativa C: Bi no polo positivo.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O bismuto metálico é o material do eletrodo positivo antes do processo e é consumido ao reagir com o cloreto, transformando-se em BiOCl. Ele é o reagente nesse polo, e não um produto formado durante a dessalinização.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa D: $\mathrm{O_2}$ (g) no polo negativo.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O polo negativo é o cátodo, onde ocorre redução, e a figura mostra ali a entrada de $\mathrm{Na^+}$ no eletrodo de titânio. Gás oxigênio resultaria de oxidação da água, que ocorreria no polo positivo, e a figura não indica nenhum desprendimento de $\mathrm{O_2}$ .
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Alternativa E: $\mathrm{Na_3Ti_2(PO_4)_3}$ no ânodo.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O composto $\mathrm{Na_3Ti_2(PO_4)_3}$ se forma quando o $\mathrm{NaTi_2(PO_4)_3}$ recebe elétrons e captura $\mathrm{Na^+}$ , o que ocorre no polo negativo, o cátodo. O ânodo é o polo positivo, onde fica o bismuto.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

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Fonte e auditoria

Código INEP: 117673
Código da prova: 1333
Arquivo do PDF: 2024_PV_reaplicacao_PPL_D2_CD7.pdf