Questão 108 do ENEM 2024 — Ciências da Natureza

Para resolver, aplicamos os conceitos de eletroquímica ao esquema apresentado, lembrando que o dispositivo funciona por eletrólise.

Identificando os polos e os eletrodos

Na eletrólise, a polaridade dos eletrodos é imposta pela fonte externa de energia. A regra é:

• O eletrodo ligado ao polo positivo ($+$) da fonte é o ânodo, onde ocorre a oxidação.
• O eletrodo ligado ao polo negativo ($-$) da fonte é o cátodo, onde ocorre a redução.

No esquema, o eletrodo de bismuto ($\text{Bi}$) está do lado do polo positivo ($+$) — portanto, atua como ânodo. O eletrodo de $\text{NaTi}_2(\text{PO}_4)_3$ está do lado do polo negativo ($-$) — portanto, atua como cátodo.

Analisando as transformações

Os íons da água salgada migram para os eletrodos de carga oposta:

1. Os ânions cloreto ($\text{Cl}^-$) são atraídos para o polo positivo, o ânodo de $\text{Bi}$. Ali o bismuto é oxidado e se combina com o cloreto, formando $\text{BiOCl}$ (mostrado como produto no esquema).
2. Os cátions sódio ($\text{Na}^+$) são atraídos para o polo negativo, o cátodo de $\text{NaTi}_2(\text{PO}_4)_3$. Eles se incorporam ao eletrodo, formando $\text{Na}_3\text{Ti}_2(\text{PO}_4)_3$.

Com a retirada dos íons $\text{Cl}^-$ e $\text{Na}^+$ da solução, a água é dessalinizada.

Avaliando as alternativas

• A) $\text{BiOCl}$ no ânodo: correta. O $\text{BiOCl}$ se forma no eletrodo de bismuto, que está no polo positivo, ou seja, no ânodo.
• B) $\text{H}_2\text{ (g)}$ no cátodo: incorreta. No cátodo ocorre a intercalação de $\text{Na}^+$ formando $\text{Na}_3\text{Ti}_2(\text{PO}_4)_3$, e não a liberação de gás hidrogênio.
• C) $\text{Bi}$ no polo positivo: incorreta. O bismuto ($\text{Bi}$) é o material de partida do eletrodo; ele é consumido para formar $\text{BiOCl}$, e não formado.
• D) $\text{O}_2\text{ (g)}$ no polo negativo: incorreta. A formação de $\text{O}_2$ seria uma oxidação, que ocorre no ânodo (polo positivo), não no polo negativo.
• E) $\text{Na}_3\text{Ti}_2(\text{PO}_4)_3$ no ânodo: incorreta. Essa substância se forma no eletrodo do polo negativo, que é o cátodo, e não no ânodo.

Portanto, a afirmação correta é a da alternativa A.