Questão 64 do Enem 2016 comentada

Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química · Eletroquímica (pilhas e eletrólise). Tente responder antes de abrir o gabarito.

  • Enem 2016
  • 1º dia
  • Natureza
  • Química
  • Eletroquímica (pilhas e eletrólise)
  • Habilidade H19
  • Dificuldade média

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 H₂O

E°’ = -0,3 V

O₂ + 4 H+ + 4 e− → 2 H₂O

E°’ = 0,8 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?

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Gabarito oficial (INEP): B

Na biocélula de acetato, o eletrodo negativo (ânodo) sofre oxidação do acetato, e o positivo (cátodo) recebe a redução do O₂. Usando os potenciais dados:

  • Redução (cátodo): O₂ → H₂O, E° = +0,8 V.
  • Oxidação (ânodo): a semirreação do Texto II invertida, com E° = −(−0,3 V) = +0,3 V.

Potencial de uma biocélula: E = E°(cátodo) + E°(oxidação) = 0,8 V + 0,3 V = 1,1 V.

Para ligar células em série, os potenciais se somam: n × 1,1 V ≥ 4,4 V. Logo n ≥ 4,4 ÷ 1,1 = 4.

O número mínimo é 4 células.

  • A (3): dá 3,3 V, insuficiente.
  • C (6), D (9) e E (15): são valores maiores que o mínimo necessário.

Dica Enem: em pilhas, inverta a semirreação de oxidação (troca o sinal do potencial) antes de somar com a de redução. Em série, os potenciais se somam; em paralelo, a voltagem não aumenta.

Conceitos cobrados: Eletroquímica: potencial padrão de célula (E° = E°red + E°oxi); Inversão de semirreações e troca de sinal do potencial; Associação de células em série.

Comentário gerado por IA a partir do gabarito oficial e revisado automaticamente; pode conter erros — o gabarito do INEP prevalece. Dificuldade pelo parâmetro b divulgado pelo INEP nos microdados: 1,57.

Fonte: Prova oficial do Enem (INEP), ano 2016, 1º dia, questão 64.
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