ENEM 2024 · Ciências da Natureza
Questão 120 do ENEM 2024
Resposta: letra C. Na célula a combustível microbiana, as bactérias oxidam o acetato (CH₃COO⁻) em uma câmara e liberam elétrons, que passam pelo fio externo até a outra câmara, onde o O₂ é reduzido.
Células a combustível microbianas (CCM) são capazes de gerar eletricidade a partir de águas residuárias urbanas e agroindustriais. As CCM são compostas de duas câmaras.
Numa delas, onde ocorre o tratamento da matéria orgânica, as bactérias eletrogênicas crescem formando um biofilme e se alimentam dos poluentes presentes no efluente. Ao se alimentarem, essas bactérias geram uma corrente elétrica que percorre o material sobre o qual elas formaram o biofilme.
Um fio condutor externo possibilita a migração dessa corrente para uma segunda câmara, promovendo uma reação química.
A figura esquematiza uma CCM e as reações envolvidas.
Qual das equações representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa CCM?
- ACH₃COO⁻ (aq) + O₂ (g) → 2 CO₂ (g) + 3 H⁺ (aq)
- BCO₂ (g) + O₂ (g) + H⁺ (aq) → H₂O (l) + CH₃COO⁻ (aq)
- CCH₃COO⁻ (aq) + H⁺ (aq) + 2 O₂ (g) → 2 CO₂ (g) + 2 H₂O (l)Resposta correta
- DCH₃COO⁻ (aq) + 6 H₂O (l) → 2 CO₂ (g) + 2 O₂ (g) + 15 H⁺ (aq)
- E2 CO₂ (g) + 11 H⁺ (aq) + O₂ (g) → CH₃COO⁻ (aq) + 4 H₂O (l)
Como resolver a questão 120 passo a passo?
O conceito que resolve
A reação global é a soma das semirreações do ânodo (oxidação do acetato) e do cátodo (redução do O₂), com os elétrons cancelados.
Como chegar na resposta
- Ânodo: CH₃COO⁻ + 2 H₂O → 2 CO₂ + 7 H⁺ + 8 e⁻.
- Cátodo: O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O; multiplicando por 2: 2 O₂ + 8 H⁺ + 8 e⁻ → 4 H₂O.
- Somando e cancelando elétrons, 2 H₂O e 7 H⁺ do lado esquerdo e direito: CH₃COO⁻ + H⁺ + 2 O₂ → 2 CO₂ + 2 H₂O.
Por que cada alternativa
- AFalta a água entre os produtos e o H⁺ está do lado errado.
- BA equação mostra o sentido inverso da reação global.
- CCorreta: CH₃COO⁻ + H⁺ + 2 O₂ → 2 CO₂ + 2 H₂O.
- DA equação mantém elétrons cancelados incorretamente e inclui O₂ como produto.
- EA equação é o inverso da reação global.
Onde essa questão derruba a maioria
É preciso multiplicar a semirreação do cátodo por 2 para igualar os elétrons antes de somar; a reação global é espontânea (CH₃COO⁻ é consumido).
O que estudar se você errou
Revise pilhas, semirreações e soma de equações redox.