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FTD Resolve ENEM Células a combustível microbianas (CCM) são capazes de […]
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Células a combustível microbianas (CCM) são capazes de […]

Questão 92

Azul 92

Amarelo 120

Verde 106

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.

Esquema de uma célula a combustível microbiana com duas câmaras separadas por membrana. Na câmara da esquerda (ânodo), bactérias formam biofilme e ocorre a semirreação de oxidação do acetato; na câmara da direita (cátodo), ocorre a redução do oxigênio. Um fio externo com o fluxo de elétrons conecta os eletrodos

$$\text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq}) + 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow 2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 7\,\text{H}^{+}(\text{aq}) + 8\,\text{e}^{-}$$

$$4\,\text{H}^{+}(\text{aq}) + \text{O}_2(\text{g}) + 4\,\text{e}^{-} \longrightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$$

QUINTO, A. C. Biobaterias geram eletricidade a partir de esgoto sanitário e efluentes agroindustriais. Disponível em: https://jornal.usp.br. Acesso em: 1 dez. 2021 (adaptado).

Qual das equações representa a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa CCM?

A

$\text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq}) + \text{O}_2(\text{g}) \longrightarrow 2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 3\,\text{H}^{+}(\text{aq})$

B

$\text{CO}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) + \text{H}^{+}(\text{aq}) \longrightarrow \text{H}_2\text{O}(\text{l}) + \text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq})$

C

$\text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq}) + \text{H}^{+}(\text{aq}) + 2\,\text{O}_2(\text{g}) \longrightarrow 2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$

D

$\text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq}) + 6\,\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow 2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 2\,\text{O}_2(\text{g}) + 15\,\text{H}^{+}(\text{aq})$

E

$2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 11\,\text{H}^{+}(\text{aq}) + \text{O}_2(\text{g}) \longrightarrow \text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq}) + 4\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$

Já tentou resolver?

Selecione uma alternativa acima e depois confira a resolução comentada.

Gabarito:
C

Resolução comentada

Para obter a reação global da célula, é necessário manipular os coeficientes das equações, de modo que os elétrons que entram em uma saiam na outra. Assim, seguem as duas equações:

$$\text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq}) + 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow 2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 7\,\text{H}^{+}(\text{aq}) + 8\,\text{e}^{-}$$

$$8\,\text{H}^{+}(\text{aq}) + 2\,\text{O}_2(\text{g}) + 8\,\text{e}^{-} \longrightarrow 4\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$$

Ao somar as duas equações, obtém-se a equação descrita na alternativa:

$$\text{CH}_3\text{COO}^{-}(\text{aq}) + \text{H}^{+}(\text{aq}) + 2\,\text{O}_2(\text{g}) \longrightarrow 2\,\text{CO}_2(\text{g}) + 2\,\text{H}_2\text{O}(\text{l})$$


Resolução em vídeo

Detalhes

ProvaENEM
Ano2024
ÁreaCiências da natureza e suas tecnologias
DisciplinaQuímica
TemaFísico-química
TópicoEletroquímica

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