Questão 70 do ENEM 2015 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar o processo de eletrólise ígnea da alumina ($Al_2O_3$), que é a principal etapa na obtenção industrial do alumínio. Na eletrólise, temos dois eletrodos onde ocorrem reações de oxirredução: o cátodo e o ânodo.

Primeiro, vamos lembrar os conceitos fundamentais da eletroquímica:

• Cátodo: é o eletrodo onde ocorre a redução (ganho de elétrons).
• Ânodo: é o eletrodo onde ocorre a oxidação (perda de elétrons).

A alumina ($Al_2O_3$) fundida se dissocia nos íons alumínio ($Al^{3+}$) e óxido ($O^{2-}$). Vamos analisar o que acontece com cada um desses íons nos eletrodos.

Reação no Cátodo

Os cátions de alumínio ($Al^{3+}$) migram para o cátodo, onde recebem elétrons e sofrem redução, formando o alumínio metálico líquido ($Al$). A semirreação que representa esse processo é: $Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$

Reações no Ânodo

Os ânions óxido ($O^{2-}$) migram para o ânodo, onde perdem elétrons e sofrem oxidação, formando o gás oxigênio ($O_2$). A semirreação de oxidação é: $2O^{2-} \rightarrow O_2 + 4e^-$

No entanto, o enunciado nos dá uma informação crucial: o ânodo é formado por barras de grafita (carbono, $C$) e há a liberação de gás dióxido de carbono ($CO_2$), que é formado a partir da reação de um dos produtos da eletrólise com o material do eletrodo.

Isso significa que o gás oxigênio ($O_2$) recém-formado reage imediatamente com o carbono ($C$) do ânodo, consumindo-o e gerando o dióxido de carbono ($CO_2$). A equação dessa reação secundária no ânodo é: $C + O_2 \rightarrow CO_2$

Conclusão

Agrupando as reações de acordo com o eletrodo em que ocorrem, temos:

• Cátodo: redução do alumínio.
• Ânodo: oxidação do oxigênio e subsequente reação com o carbono do eletrodo.

Comparando com as alternativas fornecidas, a única que descreve corretamente esse conjunto de reações é a alternativa A.