Questõesde ENEM 2010 sobre Química

Em visita a uma usina sucroalcooleira, um grupo de alunos pôde observar a série de processos de beneficiamento da cana-de-açúcar, entre os quais se destacam:

1. A cana chega cortada da lavoura por meio de caminhões e é despejada em mesas alimentadoras que a conduzem para as moendas. Antes de ser esmagada para a retirada do caldo açucarado, toda a cana é transportada por esteiras e passada por um eletroimã para a retirada de materiais metálicos.

2. Após se esmagar a cana, o bagaço segue para as caldeiras, que geram vapor e energia para toda a usina.

3. O caldo primário, resultante do esmagamento, é passado por filtros e sofre tratamento para transformar-se em açúcar refinado e etanol.

Com base nos destaques da observação dos alunos, quais operações físicas de separação de materiais foram realizadas nas etapas de beneficiamento da cana- de-açúcar?

Aeletrólise 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) (CuS0₄) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10 A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente

Dados: Constante de Faraday F= molar 96 500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu= 63,5.

Acomposição média de uma bateria automotiva esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3% PbO, 17% Pb02 e 36% PbS04. A média de massa da pasta residual de uma bateria usada é de 6 kg, onde 19% é Pb02, 60% PbS04 e 21% Pb. Entre todos os compostos de chumbo presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois nos processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas das baterias) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente. Para reduzir o problema das emissões de S02(g), a indústria pode utilizar uma planta mista, ou seja, utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução de sulfato presente no PbS04 é feita via lixiviação com solução de carbonato de sódio (Na2CO3) 1M a 45 0C, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91%. Após esse processo, o material segue para a fundição para obter o chumbo metálico.

PbS0₄ Na₂CO₃→PbC0₃ + Na₂SO₄

Dados: Massas Molares em g/mol Pb = 207; S = 32; Na = 23; 0 = 1 6 ;C = 12
ARAÚJO, R. V. V.; TINDADE, R. B. E.; SOARES, P. S. M. Reciclagem de chumbo de bateria auto­ motiva: estudo de caso.
Disponível em: http://www.iqsc.usp.br. Acesso em: 17 abr. 2010 (adaptado)

Segundo as condições do processo apresentado para a obtenção de carbonato de chumbo (II) por meio da lixiviação por carbonato de sódio e considerando uma massa de pasta residual de uma bateria de 6 kg, qual quantidade aproximada, em quilogramas, de PbC03 é obtida?

Todos  os  organismos  necessitam  de  água  e  grande parte deles vive em  rios,  lagos e oceanos. Os processos biológicos,  como  respiração  e  fotossíntese,  exercem profunda  influência  na  química  das  águas  naturais  em todo o  planeta. O oxigênio é ator dominante  na química e  na  bioquímica  da  hidrosfera.  Devido  a  sua  baixa solubilidade em água (9,0 mg/í a 20ºC) a disponibilidade de  oxigênio  nos  ecossistemas  aquáticos  estabelece
o  limite  entre  a  vida  aeróbica  e  anaeróbica.  Nesse contexto,  um  parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio  (DBO) foi definido  para medir a quantidade de  matéria  orgânica  presente  em  um  sistema  hídrico. A  DBO  corresponde  à  massa  de  0 2  em  miligramas necessária  para  realizar  a  oxidação  total  do  carbono orgânico em  um  litro de água.
BAIRD, C. Quimica Ambiental.  Ed. Bookmam,  2005  (adaptado).

Dados: Massas molares em g/mol: C = 12;H =  1 ;0 = 1 6 .

Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula mínima CH₂O e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em um litro de água; em quanto a DBO será aumentada?

No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veículos. Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte.

Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar

O  abastecimento  de  nossas  necessidades  energéticas futuras  dependerá  certamente  do  desenvolvimento de  tecnologias  para  aproveitar  a  energia  solar  com maior  eficiência.  A  energia  solar  é  a  maior  fonte  de energia  mundial.  Num  dia  ensolarado,  por  exemplo, aproximadamente  1  kJ  de  energia  solar  atinge  cada metro quadrado da superfície  terrestre  por segundo. No entanto, o aproveitamento dessa energia é difícil  porque ela  é diluída  (distribuída  por uma área muito extensa)  e oscila  com  o  horário  e  as  condições  climáticas.  O  uso efetivo da energia solar depende de formas de estocar a energia coletada para uso posterior.
BROWN, T. Química a Ciência Central. São Paulo:  Pearson Prentice Hall, 2005.


Atualmente, uma das formas de se utilizar a energia solar tem sido armazená-la por meio de processos químicos endotérmicos que mais tarde podem ser revertidos para liberar calor. Considerando a reação: CH_4(g) + H₂O_(v) + calor ⇌ CO_(g) + 3 H_{2( g )} e analisando-a como potencial mecanismo para o aproveitamento posterior da energia solar, conclui-se que se trata de uma estratégia

Um  ambiente  capaz  de  asfixiar  todos  os  animais conhecidos  do  planeta  foi  colonizado  por  pelo  menos três  espécies  diferentes  de  invertebrados  marinhos. Descobertos  a  mais  de  3  000  m  de  profundidade  no Mediterrâneo,  eles  são  os  primeiros membros  do  reino animal  a  prosperar  mesmo  diante  da  ausência  total de  oxigênio.  Até  agora,  achava-se  que  só  bactérias pudessem  ter  esse  estilo  de  vida.  Não  admira  que  os
bichos  pertençam  a  um  grupo  pouco  conhecido,  o dos  loricíferos,  que  mal  chegam  a  1,0  mm.  Apesar  do tamanho,  possuem  cabeça,  boca,  sistema  digestivo e  uma  carapaça.  A  adaptação  dos  bichos  à  vida  no sufoco é  tão  profunda que suas células dispensaram as chamadas mitocôndrias.
LOPES,  R.  J.  Italianos  descobrem  animal  que vive em água sem  oxigênio. 
Disponível em:  http://www1.folha.uol.com.br. Acesso em:10  abr.  2010  (adaptado).

Que substâncias poderiam ter a mesma função do 0₂ na respiração celular realizada pelos loricíferos?

As misturas efervescentes, em pó ou em comprimidos, são comuns para a administração de vitamina C ou de medicamentos para azia. Essa forma farmacêutica sólida foi desenvolvida para facilitar o transporte, aumentar a estabilidade de substâncias e, quando em solução, acelerar a absorção do fármaco pelo organismo.
As matérias-primas que atuam na efervescência são, em geral, o ácido tartárico ou o ácido cítrico que reagem com um sal de caráter básico, como o bicarbonato de sódio (NaHC0₃), quando em contato com a água. A partir do contato da mistura efervescente com a água, ocorre uma série de reações químicas simultâneas: liberação de íons, formação de ácido e liberação do gás carbônico — gerando a efervescência.

As equações a seguir representam as etapas da reação da mistura efervescente na água, em que foram omitidos os estados de agregação dos reagentes, e H₃A representa o ácido cítrico.
I - NaHCO₃ → Na⁺ + HCO3
II - H₂CO₃ ⇌ H₂O + CO₂
III - HCO₃ + H⁺ ⇌ H₂CO₃
IV - H₃A ⇌ 3H⁺ + A
A ionização, a dissociação iônica, a formação do ácido e a liberação do gás ocorrem, respectivamente, nas seguintes etapas: