Questão 62 — ENEM 2015Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Ácidos e bases, indicadores ácido-base e óxidos não metálicos
• ⚡ Nível: Médio — exige conectar a combustão do palito de fósforo à formação de óxidos ácidos e relacionar isso à queda de pH que descolore a fenolftaleína.
• 🎯 Tema/Habilidade: Reações de combustão, caráter ácido/básico de óxidos e comportamento de indicadores ácido-base em fenômenos do cotidiano
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "O que a combustão do palito de fósforo produziu dentro do frasco que fez a cor rosa da fenolftaleína desaparecer?"
• Palavras-chave decisivas: fenolftaleína rosa, combustão do palito de fósforo, frasco tampado e agitado
• Armadilha típica: confundir "desaparecimento da cor rosa" com "aumento do pH" (alternativa E) — na verdade o pH cai, não sobe; ou atribuir o fenômeno a algo puramente físico, como evaporação de água ou do indicador (alternativas B e C), ignorando a química da combustão.
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que a queima gera gases que, dissolvidos em água, formam ácidos e neutralizam o meio básico criado pelo bicarbonato.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Fenolftaleína: indicador ácido-base incolor em meio ácido ou neutro (pH abaixo de ≈ 8,2) e rosa/magenta em meio básico (pH acima do ponto de viragem).
• Bicarbonato de sódio em água: o íon HCO3⁻ sofre hidrólise básica — HCO3⁻ + H2O ⇌ H2CO3 + OH⁻ —, deixando a solução com caráter básico; por isso ela fica rosa ao receber o indicador.
• Combustão do fósforo: a cabeça do palito contém enxofre, compostos de fósforo e agente oxidante, além da madeira (celulose) do palito. A queima libera óxidos não metálicos, principalmente CO2 e SO2, que são óxidos ácidos (anidridos).
• Óxido ácido + água → ácido: CO2 + H2O → H2CO3 (ácido carbônico); SO2 + H2O → H2SO3 (ácido sulfuroso). É por isso que agitar o frasco fechado — para os gases entrarem em contato com a água — é essencial ao experimento.
• Neutralização ácido-base: os ácidos formados neutralizam parcialmente a base gerada pelo bicarbonato, derrubando o pH da solução para abaixo do ponto de viragem da fenolftaleína, o que faz a cor rosa desaparecer.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "adicionou-se bicarbonato de sódio comercial [...] até que a solução se tornasse rosa" → revela o caráter básico inicial da solução (fenolftaleína rosa = meio básico).
• Evidência 2: "acendeu-se um palito de fósforo [...] imediatamente, o frasco foi tampado" → mostra que os gases produzidos na combustão ficaram confinados no frasco, sem escapar para o ambiente.
• Evidência 3: "agitou-se o frasco tampado e observou-se o desaparecimento da cor rosa" → a agitação favorece a dissolução dos gases na água, e o resultado observado (perda de cor) indica queda de pH.
• Síntese: a sequência experimental — combustão, confinamento e agitação — conduz a uma reação química entre os gases produzidos e a água, formando ácido(s) que neutralizam a base e derrubam o pH abaixo do ponto de viragem do indicador.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Estado inicial da solução

Água + fenolftaleína (incolor em meio neutro) + NaHCO3 até a solução ficar rosa. O bicarbonato, ao se dissolver, libera HCO3⁻, que hidrolisa a água formando OH⁻: HCO3⁻ + H2O ⇌ H2CO3 + OH⁻. O acúmulo de OH⁻ eleva o pH para a faixa básica (acima de ≈ 8,2), e a fenolftaleína assume a coloração rosa/magenta característica desse meio.

Subpasso 4.2 — Efeito da combustão do fósforo

A cabeça do palito de fósforo é composta principalmente por enxofre (S), compostos de fósforo (como o sesquissulfeto, P4S3) e um agente oxidante (clorato de potássio, KClO3), além da haste de madeira (celulose, rica em carbono). Na combustão, o enxofre reage com o O2 formando dióxido de enxofre: S + O2 → SO2. Os compostos carbonados também sofrem combustão, gerando dióxido de carbono: C + O2 → CO2. Tanto o CO2 quanto o SO2 são óxidos de caráter ácido, pois, ao reagirem com água, formam ácidos: CO2 + H2O → H2CO3; SO2 + H2O → H2SO3.

Subpasso 4.3 — Verificação: por que a cor desaparece

Como o frasco foi tampado imediatamente após a queima, os óxidos ácidos ficaram retidos no espaço acima da água. Ao agitar o frasco, esses gases entram em contato íntimo com a solução aquosa e se dissolvem, formando os ácidos correspondentes. Esses ácidos reagem com o OH⁻/HCO3⁻ presentes, neutralizando o meio básico e reduzindo o pH da solução para abaixo do ponto de viragem da fenolftaleína. Sem meio básico suficiente, o indicador retorna à forma incolor — exatamente o que foi observado no experimento. Isso confirma que a causa do desaparecimento da cor é a formação de óxidos ácidos durante a combustão, o que está descrito na alternativa A.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) formação de óxidos de caráter ácido.

✅ Correta: a combustão do palito de fósforo produz óxidos não metálicos (CO2, SO2) que, dissolvidos na água ao ser o frasco agitado, formam ácidos (H2CO3, H2SO3). Esses ácidos neutralizam a solução básica de bicarbonato, derrubando o pH abaixo do ponto de viragem da fenolftaleína e fazendo a cor rosa desaparecer.

B) evaporação do indicador fenolftaleína.

❌ Incorreta: apenas três gotas de solução alcoólica de fenolftaleína foram adicionadas, quantidade mínima e sem aquecimento suficiente para evaporação relevante; além disso, a perda física do indicador não explicaria por que a cor volta a aparecer se o pH for novamente elevado — o fenômeno observado é de neutralização química, não de evaporação.

C) vaporização de parte da água do frasco.

❌ Incorreta: a chama de um único palito de fósforo é breve e de baixa energia, insuficiente para vaporizar quantidade significativa de água líquida contida no frasco; mesmo que ocorresse alguma perda de água, isso apenas concentraria a solução, sem justificar o desaparecimento total da cor — o mecanismo real é químico (neutralização), não físico (evaporação).

D) vaporização dos gases de caráter alcalino.

❌ Incorreta: inverte o caráter químico dos produtos da combustão — os gases formados (CO2, SO2) são ácidos, não alcalinos (básicos). Se fossem gases de caráter básico, eles reforçariam a coloração rosa em vez de eliminá-la, o que contraria diretamente a observação experimental.

E) aumento do pH da solução no interior do frasco.

❌ Incorreta: contraria o sentido real do fenômeno. O desaparecimento da cor rosa da fenolftaleína ocorre justamente porque o pH diminui — a solução deixa de ser suficientemente básica —, e não porque aumenta; um aumento de pH manteria ou até intensificaria a coloração rosa.

🏆 Gabarito: A — a combustão do palito de fósforo gera óxidos ácidos (CO2 e SO2) que, dissolvidos em água, formam ácidos e neutralizam o meio básico do bicarbonato, derrubando o pH e descolorindo a fenolftaleína.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa A descreve corretamente a natureza química dos produtos da combustão (óxidos ácidos) e a conecta de forma coerente com a queda de pH que descolore a fenolftaleína.
• Padrão de cobrança: o ENEM cobra recorrentemente o comportamento de indicadores ácido-base (fenolftaleína, tornassol) associado a reações do cotidiano — combustões, dissolução de gases atmosféricos, chuva ácida —, testando se o estudante reconhece óxidos não metálicos como formadores de ácidos.
• Generalização: de modo geral, óxidos de não metais (CO2, SO2, SO3, NO2, N2O5) têm caráter ácido e, ao reagirem com água, formam ácidos correspondentes; óxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos, ao contrário, têm caráter básico e formam hidróxidos.
• Dica de eliminação rápida: sempre que uma questão envolver combustão associada a um indicador que perde a cor, pense "óxido ácido + água = ácido = neutralização" e descarte de cara alternativas que falem em simples "evaporação" (não explicam a química do pH) ou em "aumento de pH" quando a cor observada é a de um meio básico desaparecendo — pois cor rosa da fenolftaleína sumindo significa pH caindo, nunca subindo.
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em questões sobre chuva ácida (SO2 e NOx dissolvidos na atmosfera) e sobre a acidificação dos oceanos causada pelo excesso de CO2 atmosférico dissolvido na água do mar.