ENEM 2017 · Ciências da Natureza · Química · eletroquímica
Questão 95 do ENEM 2017
Resposta: letra D. Na eletrolise de solução aquosa de NaCl, no ânodo ocorre a oxidação do íon cloro para gás Cl2, enquanto no cátodo a água é reduzida a gás H2 e íons hidroxila, que permanecem na solução formando NaOH. O produto secundário, portanto, é o gás hidrogênio molecular.
A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Uma de suas aplicações é a obtenção do gás cloro e do hidróxido de sódio, a partir de uma solução aquosa de cloreto de sódio.
Nesse procedimento, utiliza-se uma célula eletroquímica, como ilustrado.
Célula eletroquímica Solução aquosa de NaCl Ânodo de carbono Diafragma de amianto Cátodo de carbono Dreno para solução aquosa alcalina e e SHREVE, R. N.; BRINK Jr., J. A. Indústrias de processos químicos. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997 (adaptado).
No processo eletrolítico ilustrado, o produto secundário obtido é o
- Avapor de água.
- Boxigênio molecular.
- Chipoclorito de sódio.
- Dhidrogênio molecular.Resposta correta
- Ecloreto de hidrogênio.
Como resolver a questão 95 passo a passo?
O conceito que resolve
Processo cloro-alcali: eletrolise de NaCl aquoso, com reações de meia-célula no ânodo (2Cl- → Cl2 + 2e-) e no cátodo (2H2O + 2e- → H2 + 2OH-).
Como chegar na resposta
- Identificar o ânodo como local de oxidação; comparar potenciais padrão: oxidação de Cl- (E° = +1,36 V) é mais favorável que oxidação de H2O (E° = +1,23 V para O2), então forma-se Cl2.
- Identificar o cátodo como local de redução; a redutibilidade da água (E° = -0,83 V para H2) é mais fácil que a redução de Na+ (E° = -2,71 V), então produz-se H2 e OH-.
- Os íons OH- permanecem na solução, combinando-se com Na+ para dar NaOH; assim o produto secundário obtido no cátodo é o gás hidrogênio.
Por que cada alternativa
- AA) Vapor de água: incorreto porque a água não é simplesmente vaporizada; ela participa da reação de redução no cátodo, produzindo H2, não vapor.
- BB) Oxigênio molecular: incorreto porque a oxidação da água para O2 é menos favorecida que a oxidação do cloro; o erro comum é assumir que o ânodo sempre produz O2.
- CC) Hipoclorito de sódio: incorreto porque o hipoclorito só se forma se o Cl2 reagir com OH- em condições frias e diluídas; não é produto direto da eletrolise.
- DD) Hidrogênio molecular: correto porque a redução da água no cátodo gera gás H2, que é o produto secundário observado.
- EE) Cloreto de hidrogênio: incorreto porque não há formação de HCl gasoso; os íons H+ não são produzidos no cátodo e o Cl- permanece em solução.
Onde essa questão derruba a maioria
A armadilha é pensar que, como a eletrolise da água produz O2 no ânodo, o mesmo acontece aqui; porém, a presença de Cl- torna sua oxidação mais fácil, desviando o produto para Cl2.
O que estudar se você errou
Verificar os potenciais padrão de oxidação de Cl- e H2O e de redução de H2O e Na+ para confirmar quais espécies são realmente oxidadas e reduzidas nas condições da célula.
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