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Ciências da Natureza ENEM 2010 difícil

Questão 74 do ENEM 2010 comentada

Como calcular a massa de cobre depositada em uma eletrólise usando a carga elétrica e as leis de Faraday.

Numeração do caderno azul · Ciências da Natureza

Questão 74ENEM 2010

A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente.

Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO4) durante 3h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente
Dados: Constante de Faraday F = 96500C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5

  1. A
    0,02 g
  2. B
    0,04 g
  3. C
    2,40 g
  4. D
    35,5 g
  5. E
    71,0 g

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Resposta: Dgabarito oficial do INEP

O que a questão cobra

A questão exige relacionar corrente e tempo para calcular a carga elétrica e usar a proporção entre elétrons e cobre na reação de eletrólise.

Resolução

Na eletrólise do sulfato de cobre, os íons Cu²⁺ recebem elétrons e se depositam como cobre metálico. A semirreação é Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. Portanto, são necessários 2 mol de elétrons para formar 1 mol de cobre.

durante 3h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A.

Primeiro, converta o tempo para segundos e calcule a carga: Q = i · t.

3 h = 10 800 s
Q = 10 · 10 800 = 108 000 C

Agora, use a constante de Faraday para obter a quantidade de elétrons. A massa de cobre é calculada por m = M · Q/(2F), pois a reação exige 2 elétrons por átomo de cobre depositado.

m = 63,5 · 108 000/(2 · 96 500) ≈ 35,5 g

Assim, a massa recuperada é aproximadamente 35,5 g.

Alternativa por alternativa

  • A

    Substituindo os dados na relação de Faraday, a massa depositada é aproximadamente 35,5 g, não 0,02 g.

  • B

    A aplicação da carga de 108 000 C à reação do Cu²⁺ resulta em aproximadamente 35,5 g, não 0,04 g.

  • C

    O cálculo considera 2 mol de elétrons por mol de cobre e resulta em aproximadamente 35,5 g, não 2,40 g.

  • D

    Correta. A carga de 108 000 C deposita aproximadamente 35,5 g de cobre, considerando que cada Cu²⁺ recebe 2 elétrons.

  • E

    A massa calculada é aproximadamente 35,5 g. O valor de 71,0 g não corresponde à proporção de 2 elétrons por íon Cu²⁺.

Para lembrarNa eletrólise, Q = i · t e a massa depositada pode ser calculada por m = M · Q/(nF), em que n é o número de elétrons da reação.

Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.

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