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Questão

Atualmente busca-se minimizar o impacto ambiental causado por poluentes liberados à atmosfera pela queima de combustíveis fósseis por meio da obtenção de fontes alternativas de energia. Nesse sentido, um dos grandes desafios do químico é criar novos processos menos danosos ao meio ambiente para obtenção de energia. O hidrogênio verde é considerado um combustível do futuro e pode ser obtido com base em um método criado há quase 200 anos pelo físico e químico Michael Faraday. A figura a seguir ilustra um processo de formação de hidrogênio verde a partir da água, em que a energia elétrica utilizada é obtida por meio de uma fonte renovável, a energia eólica. [IMAGEM] Com base na produção de hidrogênio verde apresentada na figura e nos conhecimentos sobre eletroquímica e na Lei de Lavoisier, assinale a alternativa correta. UEL - 2024

1. A) A reação química obtida para a produção de hidrogênio verde é considerada espontânea, pois a energia eólica é renovável.
2. B) O processo de obtenção de hidrogênio verde ocorre em uma célula galvânica por meio da eletrólise ígnea da água: no cátodo, ocorre a oxidação dos íons H? e, no ânodo, a redução da água.
3. C) A Lei de Lavoisier preconiza que, em uma reação química completa com reagente em excesso, a massa final de produtos será igual à massa inicial de reagentes.
4. D) No processo de obtenção de hidrogênio verde, há eletrólise da água, cuja energia elétrica é proveniente da energia eólica renovável, sendo que, no ânodo, ocorre a oxidação da água formando O2 e H? e, no cátodo, a redução dos íons H? formando H2.
5. E) No processo de obtenção de hidrogênio verde, a energia eólica pode ser substituída pela solar, havendo assim a conversão de energia solar em eletricidade e, depois, em química, caracterizando a Lei de Lavoisier na reação espontânea de formação de H2.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. A eletrólise da água é uma reação não espontânea, que só ocorre quando uma corrente elétrica fornecida por uma fonte externa é aplicada. Na figura, a eletricidade vem de aerogeradores (energia eólica), que transformam a energia cinética do vento em energia elétrica.
2. No ânodo ocorre a oxidação da água, com formação de O2 e íons H+ (2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4 e-). No cátodo ocorre a redução dos íons H+ formando H2 (4 H+ + 4 e- -> 2 H2). A reação global é 2 H2O -> 2 H2 + O2.
3. A alternativa D descreve corretamente o processo: eletrólise da água, energia elétrica de origem eólica renovável, oxidação da água no ânodo com formação de O2 e H+, e redução dos íons H+ no cátodo formando H2.
4. Por que as demais estão erradas:
5. A) A renovabilidade da fonte de energia não torna a reação espontânea; a eletrólise exige energia elétrica externa para ocorrer.
6. B) Uma célula galvânica produz energia elétrica a partir de uma reação espontânea, enquanto a eletrólise ocorre em célula eletrolítica; além disso, a eletrólise ígnea não é a da água, e as reações de ânodo e cátodo estão trocadas.
7. C) A Lei de Lavoisier afirma que a massa total se conserva; o reagente em excesso não participa da reação, então a massa dos produtos iguala a dos reagentes que reagiram, e não a massa inicial total.
8. E) A energia solar poderia substituir a eólica, mas isso não torna a reação espontânea, e a Lei de Lavoisier trata da conservação da massa, não da espontaneidade.

💡 Dica: Analise o processo de eletrólise da água e aplique a Lei de Lavoisier para identificar a alternativa correta.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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