Dissertativa 5 - 2ª Fase - 2º Dia - Fuvest 2026

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Dissertativa

Em um momento da trilogia de filmes “De volta para o futuro”, a máquina do tempo, que é um automóvel, é abastecida com restos de alimentos e uma latinha de alumínio. A possibilidade de usar alumínio como combustível em automóveis foi proposta por pesquisadores da Universidade Politécnica da Catalunha. Neste caso, o automóvel seria movido pela combustão do hidrogênio gerado na reação das latas de alumínio com hidróxido de sódio, de acordo com a seguinte reação balanceada:

$2 A l (s) + 2 {OH}^{-} (aq) + 6 H_{2} O (l) \to 2 A l {(OH)}_{4}^{-} (aq) + 3 H_{2} (g)$ .

a) Escreva, no quadro da folha de respostas, o número de oxidação dos átomos de $A l$ e $H$ nas espécies indicadas.

b) Considerando um automóvel movido a hidrogênio gerado pela reação anterior, qual massa de $A l$ , em quilogramas, é necessária para produzir a mesma quantidade de energia liberada pela combustão de 57 L de etanol contidos no tanque de um carro convencional.

c) Grande parte do custo de produção das latas de alumínio, tanto a partir de seu óxido $(A l_{2} O_{3})$ , quanto por meio da reciclagem do $A l$ metálico, advém dos processos de fusão desses materiais. No caso do óxido, a fusão é necessária para a realização da eletrólise ígnea, enquanto no caso do $A l$ reciclado, a fusão é necessária para a remoldagem. Responda quais tipos de ligação química existem no alumínio e no óxido de alumínio sólidos e explique por que é necessário realizar a fusão do óxido de alumínio para sua eletrólise.

$Note e adote : Entalpia de combustão do etanol hidratado = - 2, 5 \times 10^{4} kJ / L Entalpia de combustão do gás hidrogênio = - 285 kJ / mol Massa molar do A l = 27 g / mol$

Resolução:

a) Toda substância simples possui NOX igual a zero, logo:

$NOX Alumínio metálico ({Al}_{(s)}) : zero NOX Hidrogênio (H_{2 (g)}) : zero$

II) Para $Al {(OH)}_{4}^{-}$ :

$X + (- 1) \cdot 4 = - 1 X = + 3$

III) Para ${OH}^{-}$

H tem NOX fixo de +1.

Alumínio		Hidrogênio
${AL}_{(s)}$	$Al {(OH)}_{4}^{1}$	${OH}^{-}$	$H_{2 (g)}$
0	+3	+1	0

I) O calor produzido pelo etanol

$1 L de etanol - 2, 5 \cdot 104 kJ 57 L de etanol - x x = 142, 5 \cdot 104 kJ$

II) Quantidade em mol de $H_{2}$

$1 mol de H_{2} - 285 kJ y - 142, 5 \cdot 104 kJ y = 5000 mol de H_{2}$

III) Massa de amumínio consumida:

$2 mol Al - 3 mol H_{2} ↓ passando para massa molar 2.27 g de - 3 mol H_{2} z - 5000 mol H_{2} z = 90000 g Al, portanto 90 kg Al$

c) Tipo de ligação presente:

Alumínio: ligação metálica

Óxido de alumínio $({AL}_{2} O_{3})$ : ligação iônica

É necessário realizar a fusão do óxido para promover a seração dos íons ${AL}^{3 +}$ e $O^{2 -}$ viabiliando a mobilidade iônica e consequentemente a eletrólise.

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