Questão 54 do ENEM 2014 — Ciências da Natureza

ENEM 2014Ciências da Natureza2ª aplicação

Os bafômetros (etilômetros) indicam a quantidade de álcool, C2H6O (etanol), presente no organismo de uma pessoa através do ar expirado por ela. Esses dispositivos utilizam células a combustível que funcionam de acordo com as reações químicas representadas:

(I) \( \text{C}_2\text{H}_6\text{O (g)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_4\text{O (g)} + 2 \, \text{H}^+ \text{(aq)} + 2 \, \text{e}^- \)

(II) \( \frac{1}{2} \, \text{O}_2 \text{(g)} + 2 \, \text{H}^+ \text{(aq)} + 2 \, \text{e}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O (l)} \)

Na reação global de funcionamento do bafômetro, os reagentes e os produtos desse tipo de célula são
A
o álcool expirado como reagente; água, elétrons e H+ como produtos.
B
o oxigênio do ar e H+ como reagentes; água e elétrons como produtos.
C
apenas o oxigênio do ar como reagente; apenas os elétrons como produto.
D
apenas o álcool expirado como reagente; água, C2H4O e H+ como produtos.
o oxigênio do ar e o álcool expirado como reagentes; água e C2H4O como produtos.
Resposta correta
Gabarito oficial: alternativa E

Resolução comentada

Para encontrarmos a reação global de funcionamento do bafômetro, precisamos somar as duas semirreações fornecidas. Em eletroquímica, a equação global de uma célula a combustível é obtida somando a semirreação de oxidação com a de redução, de modo que os elétrons e outras espécies intermediárias se cancelem.

Vamos analisar as equações dadas.

(I) Semirreação de oxidação (perda de elétrons): C2H6O (g)→C2H4O (g)+2 H+(aq)+2 e−\text{C}_2\text{H}_6\text{O (g)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_4\text{O (g)} + 2\,\text{H}^+\text{(aq)} + 2\,\text{e}^-

(II) Semirreação de redução (ganho de elétrons): 12 O2(g)+2 H+(aq)+2 e−→H2O (l)\frac{1}{2}\,\text{O}_2\text{(g)} + 2\,\text{H}^+\text{(aq)} + 2\,\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O (l)}

Ao somar as duas equações, cancelamos as espécies que aparecem em quantidades iguais dos dois lados. Repare que 2 H+2\,\text{H}^+ e 2 e−2\,\text{e}^- são produtos na equação (I) e reagentes na equação (II). Eles são intermediários do processo e, portanto, se cancelam.

A soma resulta na equação global: C2H6O (g)+12 O2(g)→C2H4O (g)+H2O (l)\text{C}_2\text{H}_6\text{O (g)} + \frac{1}{2}\,\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_4\text{O (g)} + \text{H}_2\text{O (l)}

Agora identificamos os componentes dessa reação global:

  • Reagentes (consumidos): C2H6O\text{C}_2\text{H}_6\text{O} (o álcool expirado pela pessoa) e O2\text{O}_2 (o oxigênio do ar).
  • Produtos (formados): C2H4O\text{C}_2\text{H}_4\text{O} (etanal/acetaldeído) e H2O\text{H}_2\text{O} (água).

Comparando com as alternativas, a única que descreve corretamente reagentes e produtos da reação global é a alternativa E.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2014 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.