Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 64 do Enem 2016: quantas biocélulas de acetato em série para 4,4 V

Enem 2016 · 1º dia · caderno azul · Química · Físico-química

Nos outros cadernos: amarelo 78 · branco 72 · rosa 56

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B 4

TEXTO I

Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível etanol/O₂. Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado).

TEXTO II

Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°') apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:

2 CO2+7 H++8 e−→CH3COO−+2 H2OE∘′=−0,3 V2\ \text{CO}_2 + 7\ \text{H}^+ + 8\,e^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + 2\ \text{H}_2\text{O} \qquad E^{\circ\prime} = -0{,}3\ \text{V}

O2+4 H++4 e−→2 H2OE∘′=0,8 V\text{O}_2 + 4\ \text{H}^+ + 4\,e^- \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O} \qquad E^{\circ\prime} = 0{,}8\ \text{V}

SCOTT, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy, n. 88, 2016 (adaptado).

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Quantas biocélulas em série dão 4,4 V.

Tensão de uma biocélula

  • Cátodo: o O₂ é reduzido (maior potencial, +0,8 V).
  • Ânodo: o acetato é oxidado; a semirreação de redução dele tem −0,3 V.
ΔE=Ecaˊtodo−Eaˆnodo=0,8−(−0,3)=1,1 V\Delta E = E_{\text{cátodo}} - E_{\text{ânodo}} = 0{,}8 - (-0{,}3) = 1{,}1\ \text{V}

Em série

Em série, as tensões se somam:

n=4,41,1=4n = \frac{4{,}4}{1{,}1} = 4

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    Com 3 biocélulas, a tensão seria 3,3 V, abaixo de 4,4 V. (13,5% marcaram)

  • C

    Foi a mais marcada. 6 biocélulas dariam 6,6 V: mais que o necessário. O número mínimo é menor. (26,6% marcaram)

  • D

    9 corresponde a usar 0,5 V por célula (0,8 − 0,3), esquecendo o sinal negativo do acetato. (25% marcaram)

  • E

    15 corresponde a usar só 0,3 V por célula. (10,7% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 5.839.104 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 657 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 20ª 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.
Acertaram23,7%dos candidatos marcaram a B
Habilidade 19 · Competência 5Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.
Como os candidatos responderam
  • A13,5%
  • B23,7% ✓ gabarito
  • C26,6% mais marcada
  • D25%
  • E10,7%

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

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50021,8%
  • 500 a 60023,5%
  • 600 a 70039,1%
  • 700 ou mais81,6%

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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