Química Geral ⇒ (Enem PPL 2013) Processo Hidrometalúrgico Tópico resolvido

[Nh3noenem]

(Enem PPL 2013) Após o desmonte da bateria automotiva, é obtida uma pasta residual de 6 kg, em que 19%, em massa, é dióxido de chumbo(IV), 60%, sulfato de chumbo(II) e 21%, chumbo metálico. O processo pirometalúrgico é o mais comum na obtençăo do chumbo metálico, porém, devido a alta concentração de sulfato de chumbo(II), ocorre grande produção de dióxido de enxofre (SO2), causador de problemas ambientais. Para eliminar a produção de dióxido de enxofre, utiliza-se o processo hidrometalúrgico, constituído de três etapas, no qual o sulfato de chumbo(II) reage com carbonato de sódio a 1,0 mol/L a 45 °C, obtendo-se um sal insolúvel (etapa 1), que, tratado com ácido nítrico, produz um sal de chumbo solúvel (etapa 2) e, por eletrólise, obtém-se o chumbo metálico com alto grau de pureza (etapa 3).

ARAÚJO, R. V. V. et al. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de caso. Disponível em:
www.iqsc.usp.br. Acesso em: 17 abr. 2010 (adaptado).

Considerando a obtenção de chumbo metálico a partir de sulfato de chumbo(II) na pasta residual, pelo processo hidrometalúrgico, as etapas 1, 2 e 3 objetivam, respectivamente,

Alternativas
a) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb2+ em Pb0.
b) a lixiviaçăo ácida e dessulfuraçăo; a lixiviaçăo básica e solubilizaçăo; a reduçăo do Pb4+ em Pb0.
c) a lixiviaçăo básica e dessulfuraçăo; a lixiviaçăo ácida e solubilizaçăo; a reduçăo do Pb0 em Pb2+.
d) a lixiviaçăo ácida e dessulfuraçăo; a lixiviaçăo básica e solubilizaçăo; a reduçăo do Pb2+ em Pb0.
e) a lixiviaçăo básica e dessulfuraçăo; a lixiviaçăo ácida e solubilizaçăo; a reduçăo do Pb4+ em Pb0.

[Planck]

Olá Nh3noenem,

Primeiramente, vamos definir o que é lixiviação. A “lixiviação” é a extração ou solubilização dos constituintes químicos de uma rocha, mineral, solo, depósito sedimentar e etc. pela ação de um fluido percolante. Se utilizarmos um fluido básico, teremos uma lixiviação básica. Por outro lado, utilizando um fluido ácido, teremos uma lixiviação ácida. Na primeira etapa, temos a seguinte reação:

[tex3]\text{Pb} \text{SO}_4 + \underbrace{\text{Na}_2 \text{CO}_3}_{\color{NavyBlue}\text{base }} \longrightarrow \text{Pb} \text{CO}_3 +\text{Na}_2\text{Pb} \text{SO}_4 [/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\text{Pb} \text{SO}_4 + \underbrace{\text{Na}_2 \text{CO}_3}_{\color{NavyBlue}\text{base }} \longrightarrow \text{Pb} \text{CO}_3 +\text{Na}_2\text{Pb} \text{SO}_4 [/tex3]

Note que aconteceu uma lixiviação básica e dessulfuração do chumbo. A segunda etapa consiste da seguinte reação:

[tex3]\text{Pb} \text{CO}_3 + \underbrace{2{\text{H} \text{NO}_3}}_{\color{NavyBlue}{\text{ácido}}} \longrightarrow \text{Pb} (\text{NO}_3)_2 +\text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 [/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\text{Pb} \text{CO}_3 + \underbrace{2{\text{H} \text{NO}_3}}_{\color{NavyBlue}{\text{ácido}}} \longrightarrow \text{Pb} (\text{NO}_3)_2 +\text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 [/tex3]

Na segunda etapa temos uma lixiviação ácida. Na etapa final, ocorre uma (maldita) eletrólise:

[tex3]
\begin{cases} \text{H}_2 \text{O} \longrightarrow 2\text{H}^{+} + 2\text{OH}^{-} \\
\\
\text{Pb} (\text{NO}_3)_2 \longrightarrow \text{Pb}^{+2} + 2 \text{NO}_{3}^{-} \\
\\
(+) \, \, \text{Pb}^{+2} + 2 \text{e}^{-} \longrightarrow \text{Pb}^{0} \\
\\
(-) \, \, 2\text{OH}^{-} \longrightarrow 2 \text{e}^{-} + \text{H}_2 \text{O} + \frac{1}{2} ~\text{O}_2


\end{cases} \, \, \implies \, \, \text{Pb} (\text{NO}_3)_2 + \text{H}_2 \text{O} \longrightarrow 2\text{H}^{+} + 2 \text{NO}_{3}^{-} + \frac{1}{2} ~\text{O}_2 + \text{Pb}^{0}
[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]
\begin{cases} \text{H}_2 \text{O} \longrightarrow 2\text{H}^{+} + 2\text{OH}^{-} \\
\\
\text{Pb} (\text{NO}_3)_2 \longrightarrow \text{Pb}^{+2} + 2 \text{NO}_{3}^{-} \\
\\
(+) \, \, \text{Pb}^{+2} + 2 \text{e}^{-} \longrightarrow \text{Pb}^{0} \\
\\
(-) \, \, 2\text{OH}^{-} \longrightarrow 2 \text{e}^{-} + \text{H}_2 \text{O} + \frac{1}{2} ~\text{O}_2


\end{cases} \, \, \implies \, \, \text{Pb} (\text{NO}_3)_2 + \text{H}_2 \text{O} \longrightarrow 2\text{H}^{+} + 2 \text{NO}_{3}^{-} + \frac{1}{2} ~\text{O}_2 + \text{Pb}^{0}
[/tex3]

A equação final é a equação global de eletrólise. Diante disso, podemos determinar que a alternativa correta é a [tex3]\text{A)}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\text{A)}[/tex3]

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[Nh3noenem]

Muito obrigadaa
Haveria algum procedimento padrão para aumentar o grau de pureza de determinada substância?

[Planck]

Muito obrigadaa
Haveria algum procedimento padrão para aumentar o grau de pureza de determinada substância?

Me lembro de um tipo de eletrólise com o cobre, que utiliza eletródos não inertes. Nesse processo ocorre a purificação do cobre. Os processos de purificação perpassam reações de análise, com o fito de isolar uma substância. Processos de separação também são utilizados. Exemplificando, na questão utilizamos a lixiviação.

[Nh3noenem]

fluido percolante

o que seria esse fluido?

[Planck]

fluido percolante

o que seria esse fluido?

É um fluido utilizado para extrair a substância, baseando-se na solubilidade.