A crescente contaminação ambiental pelas indústrias tem sido combatida com o desenvolvimento de novas técnicas…

Questão

A crescente contaminação ambiental pelas indústrias tem sido combatida com o desenvolvimento de novas técnicas de tratamento de efluentes tóxicos. O processo Fenton, conforme reação 1 a seguir, é um dos procedimentos utilizados no tratamento de efluentes orgânicos. Reação 1: Fe²?(aq) + H2O2(aq) ? Fe³?(aq) + OH?(aq) + OH•(aq) k = 76 (mol L?¹)?¹ s?¹. Na reação 1, há a formação de OH• (radical hidroxila) com potencial oxidante superior ao H2O2. Assim, a eficiência deste processo se dá pela produção de OH•, capaz de oxidar uma ampla variedade de compostos orgânicos gerando CO2, H2O e íons inorgânicos provenientes de heteroátomos. Além da reação 1, é possível ocorrer a reação 2, em que há a formação de HO2•, que, por sua vez, é um oxidante menos reativo que o OH•, diminuindo assim a eficiência do processo Fenton. Reação 2: H2O2(aq) + OH•(aq) ? HO2•(aq) + H2O(l) k = 2,7 x 107 (mol L?¹)?¹ s?¹. Considerando as reações químicas envolvidas e os fatores que podem influenciar na eficiência do processo e com base nos conhecimentos sobre equilíbrio químico cinética química e eletroquímica, assinale a alternativa correta. UEL - 2019

1. A) Na Reação 1, Fe²? é o agente oxidante e H2O2 é o agente redutor.
2. B) A eficiência do processo Fenton é maior em meio básico (alcalino).
3. C) O excesso de H2O2 em relação a Fe²? diminui a eficiência do processo Fenton.
4. D) Sendo a Reação 1 de segunda ordem, e a concentração de Fe²? e de H2O2 iguais a 2,0 mol L?¹, a velocidade será de 504 mol L?¹ s?¹.
5. E) A molecularidade de cada uma das equações químicas, reações 1 e 2, é 4.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

1. Identificar os papéis redox na Reação 1 (Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + OH•). O Fe2+ passa a Fe3+, perdendo elétron, ou seja, é oxidado e atua como agente redutor. No H2O2, o oxigênio passa de -1 para -2 (em OH- e OH•), sofrendo redução, logo o H2O2 é o agente oxidante. Passo 2: Analisar a alternativa C. Na Reação 2, o H2O2 em excesso consome o radical OH• e forma HO2•, que é menos reativo. Como o OH• é a espécie que oxida os poluentes orgânicos, o excesso de H2O2 em relação ao Fe2+ reduz a eficiência do processo, o que torna a alternativa correta. Passo 3: Verificar a cinética da alternativa D. A Reação 1 é de segunda ordem (ordem 1 em relação a cada reagente), então v = k[Fe2+][H2O2] = 76 x 2,0 x 2,0 = 304 mol L-1 s-1, e não 504. Passo 4: Verificar a molecularidade da alternativa E. Cada reação elementar envolve a colisão de duas espécies, portanto a molecularidade é 2 (bimolecular), e não 4. Passo 5: Conclusão. A alternativa A inverte os papéis redox. A alternativa B está errada porque o processo Fenton é mais eficiente em meio ácido (pH próximo de 3), pois em meio básico o ferro precipita como hidróxido e deixa de atuar como catalisador. As alternativas D e E estão erradas pelos cálculos acima. Portanto, a alternativa C é a correta, o que concorda com o gabarito oficial.

💡 Dica: Analise as reações e compare os potenciais oxidantes para entender a eficiência do processo Fenton.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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