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Questão de Química do ENEM 2015 PPL: Na etapa de obtenção do alumínio líquido, as reações que ocorrem no cátodo e ânodo…

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ENEM 2015 · 2ª aplicação · Dia 1
Assuntos
AssuntosEletroquímicaFunções inorgânicas: ácidos, bases, sais e óxidos
Habilidade do ENEMHabilidade não divulgada no arquivo oficial consultado
DificuldadeMuito difícil

O alumínio é um metal bastante versátil, pois, a partir dele, podem-se confeccionar materiais amplamente utilizados pela sociedade. A obtenção do alumínio ocorre a partir da bauxita, que é purificada e dissolvida em criolita fundida (Na3AlF6\text{Na}_3\text{AlF}_6) e eletrolisada a cerca de 1 000 ∘C1\ 000\ ^\circ\text{C}. Há liberação do gás dióxido de carbono (CO2\text{CO}_2), formado a partir da reação de um dos produtos da eletrólise com o material presente nos eletrodos. O ânodo é formado por barras de grafita submergidas na mistura fundida. O cátodo é uma caixa de ferro coberta de grafita. A reação global do processo é:
2 Al2O3 (l)+3 C (s)⟶4 Al (l)+3 CO2 (g)2\ \text{Al}_2\text{O}_3\text{ (l)} + 3\ \text{C (s)} \longrightarrow 4\ \text{Al (l)} + 3\ \text{CO}_2\text{ (g)}

Na etapa de obtenção do alumínio líquido, as reações que ocorrem no cátodo e ânodo são:

  1. cátodo: Al3++3 e−⟶Al\text{Al}^{3+} + 3\ \text{e}^- \longrightarrow \text{Al}
    ânodo: {2 O2−⟶O2+4 e−C+O2⟶CO2\begin{cases} 2\ \text{O}^{2-} \longrightarrow \text{O}_2 + 4\ \text{e}^- \\ \text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2 \end{cases}

  2. cátodo: {2 O2−⟶O2+4 e−C+O2⟶CO2\begin{cases} 2\ \text{O}^{2-} \longrightarrow \text{O}_2 + 4\ \text{e}^- \\ \text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2 \end{cases}
    ânodo: Al3++3 e−⟶Al\text{Al}^{3+} + 3\ \text{e}^- \longrightarrow \text{Al}

  3. cátodo: {Al3++3 e−⟶Al2 O2−⟶O2+4 e−\begin{cases} \text{Al}^{3+} + 3\ \text{e}^- \longrightarrow \text{Al} \\ 2\ \text{O}^{2-} \longrightarrow \text{O}_2 + 4\ \text{e}^- \end{cases}
    ânodo: C+O2⟶CO2\text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2

  4. cátodo: {Al3++3 e−⟶AlC+O2⟶CO2\begin{cases} \text{Al}^{3+} + 3\ \text{e}^- \longrightarrow \text{Al} \\ \text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2 \end{cases}
    ânodo: 2 O2−⟶O2+4 e−2\ \text{O}^{2-} \longrightarrow \text{O}_2 + 4\ \text{e}^-

  5. cátodo: 2 O2−⟶O2+4 e−2\ \text{O}^{2-} \longrightarrow \text{O}_2 + 4\ \text{e}^-
    ânodo: {Al3++3 e−⟶AlC+O2⟶CO2\begin{cases} \text{Al}^{3+} + 3\ \text{e}^- \longrightarrow \text{Al} \\ \text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2 \end{cases}

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Matemática e suas Tecnologias 1.705 questões (24.8%)

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