Recentemente, a produção fotocatalítica de hidrogênio vem atraindo atenção devido ao processo que gera um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Recentemente, a produção fotocatalítica de hidrogênio vem atraindo atenção devido ao processo que gera um combustível limpo, o qual é utilizado em células a combustível. O processo se baseia na separação da água nos seus componentes, conforme equilíbrio inserido no esquema, utilizando luz solar e um fotocatalisador (p. ex. NaTaO3:La). O processo é extremamente endotérmico, necessitando 1,23 eV para ocorrer. Num experimento, o processo foi realizado num sistema fechado, como esquematizado ao lado. Considerando essas informações, identifique as afirmativas a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) A quantidade de fotocatalisador limita a conversão. ( ) O aumento da temperatura irá favorecer a conversão. ( ) A diminuição do volume do sistema irá favorecer a conversão. ( ) É condição necessária para a produção de hidrogênio que o fotocatalisador absorva energia solar superior a 1,23 eV. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. (UFPR 2015)
- A) F – V – V – F.
- B) V – V – F – V.
- C) V – F – F – V.
- D) V – V – V – F.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- A separação da água produz hidrogênio e oxigênio: H2O gasosa forma H2 gasoso e meio mol de O2 gasoso. Como a reação é endotérmica e ocorre em sistema fechado, o equilíbrio pode ser deslocado por temperatura, pressão e pela disponibilidade do fotocatalisador.
- Afirmativa I (V). O fotocatalisador é a superfície onde a luz promove a reação. Com pouca quantidade, há poucos sítios ativos, e a conversão fica limitada.
- Afirmativa II (V). Como a reação é endotérmica, a energia funciona como um reagente efetivo. Ao aumentar a temperatura, o equilíbrio se desloca no sentido que consome calor, isto é, para os produtos, aumentando a conversão.
- Afirmativa III (F). Do lado dos reagentes há 1 mol de gás (H2O), e do lado dos produtos há 1,5 mol de gás (H2 mais meio mol de O2). Diminuir o volume aumenta a pressão, e o equilíbrio se desloca para o lado com menos mols gasosos, ou seja, para os reagentes. Logo, a conversão diminui.
- Afirmativa IV (V). O processo exige 1,23 eV para ocorrer. Para que a reação seja iniciada pela luz, o fotocatalisador precisa absorver energia de pelo menos 1,23 eV, portanto essa é uma condição necessária para a produção de hidrogênio.
- A sequência correta é V - V - F - V, que corresponde à alternativa B.
- Alternativa A (F - V - V - F) está errada porque afirma que a quantidade de catalisador não limita a conversão e que a redução de volume favorece a reação. Alternativa C (V - F - F - V) está errada porque considera que o aumento de temperatura não favorece uma reação endotérmica. Alternativa D (V - V - V - F) está errada porque aceita que a redução de volume favorece a conversão, desconsiderando a variação no número de mols de gás.
💡 Dica: Analise cada afirmativa com base no conceito de equilíbrio químico e fotocatálise.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o fotocatalisador, por não aparecer na equação do equilíbrio, não influencia a conversão, e que diminuir o volume favorece a formação de hidrogênio porque o sistema fica mais compacto, sem comparar o número de mols gasosos dos dois lados.
CORRETA. O aumento da temperatura favorece a conversão em reações endotérmicas, pois o equilíbrio se desloca no sentido que absorve calor.
O aluno trata o calor como produto da reação endotérmica, por isso conclui que aumentar a temperatura desloca o equilíbrio para os reagentes. Ele não percebe que, numa reação endotérmica, o calor é consumido e o aumento de temperatura favorece os produtos.
O aluno aceita que a redução de volume favorece a conversão, aplicando a intuição de que pressão maior empurra a reação para frente, sem comparar a quantidade de mols gasosos antes e depois da reação, que aumenta de 1 para 1,5.
Raio-X da questão
fotocatálise e equilíbrio químico
diagnostico
equilíbrio químico · energia de ativação
estude equilíbrio químico e energia de ativação em reações endotérmicas
Confundir efeito da temperatura e volume no equilíbrio químico e o papel do fotocatalisador.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- A obtenção industrial de peróxido de hidrogênio (H2O2) é um exemplo de reação em que um dos reagentes pode ser…
- Num experimento, foi montada a aparelhagem mostrada na figura ao lado. Um tubo contendo 20 mL de ar está imerso na água…
- Os medidores de glicose digitais são dispositivos bastante difundidos e essenciais para pessoas que têm diabetes. Esses…
- A análise dos dados termodinâmicos de reações permite a previsão da espontaneidade. Na tabela a seguir estão…
- A decomposição anaeróbica da matéria orgânica que ocorre durante a putrefação de cadáveres produz, dentre outros gases…
- Com o desenvolvimento da nanotecnologia, a busca de novos materiais e a pesquisa dos materiais já conhecidos, porém com…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog