Questão 108 do Enem 2024 PPL: o que se forma na dessalinização por eletrólise

Enem 2024 PPL · 2º dia · caderno azul · Química · Físico-química

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A BiOCl no ânodo.

Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, desenvolveram um dessalinizador-pilha. O invento se mostrou muito promissor para dessalinizar água do mar, empregando eletrodos com bismuto e titânio em suas composições. Para realizar a dessalinização, o dispositivo funciona por eletrólise, conforme a figura. No descarregamento do dispositivo ocorre o processo inverso, que permite reaproveitar a energia, como em uma pilha.

Esquema: na água salgada, um eletrodo de bismuto (Bi) ligado ao polo positivo atrai íons Cl−, e um eletrodo de NaTi2(PO4)3 ligado ao polo negativo atrai íons Na+. Depois, sobra água dessalinizada, e os eletrodos viram BiOCl e Na3Ti2(PO4)3

NAM, D.-H.; CHOI, K.-S. Bismuth as a New Chloride-Storage Electrode Enabling the Construction of a Practical High Capacity Desalination Battery. Journal of the American Chemical Society, n. 139, 2017 (adaptado).

Durante a dessalinização da água por eletrólise ocorre a formação de

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Resolução comentada

O que a questão pede

O que se forma em cada eletrodo durante a dessalinização.

Ânodo e cátodo na eletrólise

Na eletrólise, o ânodo é o polo positivo (onde ocorre oxidação) e o cátodo é o polo negativo (onde ocorre redução).

O que a figura mostra

No polo positivo, o eletrodo de bismuto atrai os íons Cl⁻. O bismuto se oxida e prende o cloreto, formando BiOCl: é o ânodo.
No polo negativo, o eletrodo de NaTi₂(PO₄)₃ atrai os íons Na⁺ e os incorpora, formando Na₃Ti₂(PO₄)₃: é o cátodo.

Assim, os dois íons do sal saem da água. A formação de BiOCl no ânodo é a alternativa correta.

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

B
O sódio é capturado pelo eletrodo de titânio no cátodo. A figura não mostra formação de gás hidrogênio. (6,8% marcaram)
C
O bismuto é consumido no polo positivo (vira BiOCl), e não formado. (16,7% marcaram)
D
Oxigênio, se se formasse, apareceria no ânodo (polo positivo), e não no negativo. E a figura não mostra gás. (12,4% marcaram)
E
Foi a errada mais marcada. O Na₃Ti₂(PO₄)₃ se forma no eletrodo do polo negativo, que é o cátodo na eletrólise, e não no ânodo. (31,6% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 234 candidatos que fizeram a prova.

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

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 750 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 4ª 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.

Acertaram32,5%dos candidatos marcaram a A

Habilidade 23 · Competência 6Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas.

Como os candidatos responderam

A32,5% ✓ gabarito
B6,8%
C16,7%
D12,4%
E31,6%

Em branco: 0% · Mais de uma marcada: 0%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50024,5%
500 a 60030,3%
600 a 70051,9%
700 ou mais16,7%

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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