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 obtenção do chumbo metálico, porém, devido à 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:
A) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb2+ em Pb0.
B) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb4+ em Pb0.
C) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb0 em Pb2+.
D) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb2+em Pb0.
E) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb4+ em Pb0.
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Química (Química Inorgânica e Eletroquímica)
🎯 Tema/Objetivo Geral: Processos de recuperação de metais e impactos ambientais
🎯 Nível da Questão: Médio — exige interpretação de processos químicos associados à reciclagem de metais e reconhecimento de etapas industriais com termos técnicos específicos.
✅ Gabarito: A) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb²⁺ em Pb⁰.
Essas etapas refletem o caminho químico necessário para transformar sulfato de chumbo em chumbo metálico de alta pureza, sem liberar SO₂.
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial 📌
“Considerando a obtenção de chumbo metálico a partir de sulfato de chumbo(II) […], as etapas 1, 2 e 3 objetivam, respectivamente…”
O que está sendo pedido? 📌
Entender o papel químico de cada uma das três etapas no processo de recuperação do chumbo metálico sem emissão de poluentes.
Objetivo Cristalino 📌
Relacionar cada etapa a um conceito químico específico:
• Etapa 1 → tratamento com Na₂CO₃ (base)
• Etapa 2 → tratamento com HNO₃ (ácido)
• Etapa 3 → obtenção de Pb metálico por eletrólise
✔ Você consegue diferenciar uma lixiviação ácida de uma básica? E entende o que é uma reação de dessulfuração?
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
Lixiviação básica (Etapa 1)
É a dissolução de compostos usando solução alcalina (Na₂CO₃). Aqui, remove-se o grupo sulfato (SO₄²⁻) de PbSO₄, formando PbCO₃ e evitando a formação de SO₂.
Dessulfuração
É a eliminação do grupo sulfato do composto original, evitando a liberação de dióxido de enxofre — poluente atmosférico.
Lixiviação ácida (Etapa 2)
Com ácido nítrico, o PbCO₃ reage formando Pb(NO₃)₂ — um sal de chumbo solúvel — o que facilita a purificação e o preparo para a eletrólise.
Eletrólise (Etapa 3)
O cátion Pb²⁺ presente na solução é reduzido no cátodo a chumbo metálico puro (Pb⁰). Reação: Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb⁰
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada 📌
O texto apresenta três etapas para recuperar chumbo metálico sem gerar SO₂. Quer saber a função química de cada uma.
Estratégia Geral 📌
Associar os reagentes (Na₂CO₃, HNO₃ e eletrólise) às funções químicas correspondentes — base, ácido e processo eletroquímico.
🧪 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Explicações
Etapa 1: Reação com Na₂CO₃
É uma lixiviação básica que converte PbSO₄ (insolúvel e contaminante) em PbCO₃ (menos poluente), liberando Na₂SO₄ → dessulfuração.
Etapa 2: Reação com HNO₃
Ácido nítrico dissolve o PbCO₃, formando Pb(NO₃)₂ solúvel → lixiviação ácida e solubilização.
Etapa 3: Eletrólise
Redução de Pb²⁺ em Pb⁰ no cátodo, com alta pureza.
📌 Vale lembrar: o processo evita a emissão de dióxido de enxofre, que ocorreria no método pirometalúrgico.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
🟢 A) Correta!
- Lixiviação básica com Na₂CO₃ → dessulfuração (remove SO₄²⁻)
- Lixiviação ácida com HNO₃ → solubilização
- Eletrólise → Pb²⁺ é reduzido a Pb⁰
🔴 B) Inverte as ordens de lixiviação e menciona Pb⁴⁺ — o chumbo no PbSO₄ é Pb²⁺, não Pb⁴⁺.
🔴 C) A terceira etapa reduz Pb²⁺ em Pb⁰, não o contrário. Além disso, a primeira etapa não oxida Pb⁰.
🟠 D) Erra na sequência: inicia com lixiviação ácida (seria básica). A ordem e os termos estão incorretos.
🔴 E) Novamente menciona Pb⁴⁺, o que não condiz com o estado de oxidação do chumbo no PbSO₄.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio 📌
O processo hidrometalúrgico visa transformar PbSO₄ em Pb⁰ de forma sustentável. Para isso, usa-se lixiviação básica com Na₂CO₃ (dessulfuração), depois ácida com HNO₃ (solubilização), e por fim, a eletrólise (redução de Pb²⁺ a Pb⁰).
Gabarito Reafirmado 📌
A) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb²⁺ em Pb⁰.
Resumo Final para Revisão 🔍
♻️ Para obter Pb metálico de forma limpa:
• Etapa 1: Na₂CO₃ remove o SO₄²⁻ → lixiviação básica
• Etapa 2: HNO₃ solubiliza Pb → lixiviação ácida
• Etapa 3: Eletrólise transforma Pb²⁺ em Pb⁰
