Questão 21
UNICAMP 2012
(UNICAMP - 2012 - 2 fase - Questão 5)
Em escala de laboratório desenvolveu-se o dispositivo da figura abaixo, que funciona à base de óxido de cério. Ao captar a luz, há um aumento da temperatura interna do dispositivo, o que favorece a formação do óxido de Ce3+ , enquanto a diminuição da temperatura favorece a formação do óxido de Ce4+ (equação 1). Por conta dessas características, o dispositivo pode receber gases em fluxo, para serem transformados quimicamente. As equações 2 e 3 ilustram as transformações que o CO2 e a H2O sofrem, separadamente.
a) Levando em conta as informações dadas e o conhecimento químico, a injeção (e transformação) de vapor de água ou de dióxido de carbono deve ser feita antes ou depois de o dispositivo receber luz? Justifique.
b) Considere como uma possível aplicação prática do dispositivo a injeção simultânea de dióxido de carbono e vapor de água. Nesse caso, a utilidade do dispositivo seria “a obtenção de energia, e não a eliminação de poluição”. Dê dois argumentos químicos que justifiquem essa afirmação.
Gabarito:
Resolução:
a) A injeção de vapor de água ou dióxido de carbono deve ser feita antes do dispositivo receber luz. Analisando as equações 2 e 3, observa-se que a água e o dióxido de carbono reagem com o Ce2O3, composto que contém os íons Ce3+. Segundo as informações da questão, a formação do íon Ce3+ é favorecida pelo aumento de temperatura proveniente da captação da luz e por isso a injeção dos reagentes deve ser feita após o dispositivo receber luz.
b) O dispositivo seria utilizado para obter energia, já que ocorre a produção do gás hidrogênio (H2), conforme representado pela equação 3. Entretanto, não contribuiria para a dimiuição da poluição. Apesar de consumir CO2, a equação 2 também mostra que há formação de CO, que também é um gás poluente e mais danoso do que o CO2.