Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 70 do Enem 2015 PPL: as reações no cátodo e no ânodo na produção de alumínio

Enem 2015 PPL · 1º dia · caderno azul · Química · Físico-química

Nos outros cadernos: branco 70 · amarelo 61 · rosa 61

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A Cátodo: Al³⁺ + 3 e⁻ → Al. Ânodo: 2 O²⁻ → O₂ + 4 e⁻ e C + O₂ → CO₂

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 1 000 °C. Há 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)2\ \text{Al}_2\text{O}_3(l) + 3\ \text{C}(s) \rightarrow 4\ \text{Al}(l) + 3\ \text{CO}_2(g)

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

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

As semirreações em cada eletrodo.

Cátodo: redução

No cátodo os íons positivos recebem elétrons:

Al3++3 e−→Al\text{Al}^{3+} + 3\,e^- \rightarrow \text{Al}

Ânodo: oxidação

No ânodo os íons O²⁻ perdem elétrons e formam O₂:

2 O2−→O2+4 e−2\ \text{O}^{2-} \rightarrow \text{O}_2 + 4\,e^-

O ânodo é feito de grafita e está a 1 000 °C. O O₂ formado ali reage com o carbono do próprio eletrodo:

C+O2→CO2\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2

Por isso as barras de grafita do ânodo se desgastam e precisam ser trocadas.

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

  • B

    Foi a mais marcada. Inverte os eletrodos: redução ocorre no cátodo, não no ânodo. (24,9% marcaram)

  • C

    A oxidação do O²⁻ não ocorre no cátodo. (22,9% marcaram)

  • D

    O CO₂ se forma onde o O₂ é produzido e onde estão as barras de grafita: no ânodo. (22,1% marcaram)

  • E

    Também inverte: o Al³⁺ se reduz no cátodo. (12,8% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 3.482 candidatos que fizeram a prova.

Esta aplicação teve poucos candidatos, então as porcentagens oscilam mais do que na prova regular.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 712 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 7ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.
Acertaram16,9%dos candidatos marcaram a A
Como os candidatos responderam
  • A16,9% ✓ gabarito
  • B24,9% mais marcada
  • C22,9%
  • D22,1%
  • E12,8%

Em branco: 0,3% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50015,5%
  • 500 a 60016%
  • 600 a 70033%
  • 700 ou mais55%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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