Questão 53 — ENEM 2016 PPL

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Reações de oxirredução (balanceamento por semirreações) e Química Orgânica (oxidação de álcoois primários)
• ⚡ Nível: Difícil — exige balancear ao mesmo tempo a variação de NOX do cromo e do carbono, unindo eletroquímica e química orgânica em uma única equação.
• 🎯 Tema/Habilidade: Balanceamento de equação redox em contexto aplicado (bafômetro) — reconhecer oxidante, redutor e produtos coerentes com o enunciado.
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual equação química representa, corretamente balanceada, a reação entre o dicromato ácido e o etanol que ocorre no bafômetro, produzindo acetaldeído e íon cromo(III)?"
• Palavras-chave decisivas: oxidação do álcool a aldeído, redução do dicromato a cromo(III), dicromato de potássio
• Armadilha típica: achar que o álcool é oxidado diretamente a ácido acético, ou trocar dicromato (Cr₂O₇²⁻) por cromato (CrO₄²⁻), ou inverter os coeficientes de elétrons entre as duas semirreações.
• O que a resposta precisa demonstrar: conservação total de átomos e de carga elétrica, coerente com as variações de NOX descritas no texto — cromo de +6 para +3 e carbono da hidroxila indo para o carbono carbonílico do aldeído.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Número de oxidação (NOX): carga que um átomo assumiria se a ligação fosse totalmente iônica; no dicromato o cromo está em +6, e no íon Cr³⁺ está em +3 — essa queda de NOX é a assinatura da redução.
• Oxidação e redução simultâneas: quem perde elétrons (oxidação, aumento do NOX) só perde porque outra espécie os recebe (redução, diminuição do NOX); os elétrons cedidos e recebidos precisam ser exatamente iguais em quantidade.
• Balanceamento por semirreações (íon-elétron): separa-se a equação em uma semirreação de oxidação e uma de redução, cada uma balanceada em massa (com H⁺ e H₂O em meio ácido) e depois em carga com elétrons; multiplicam-se as semirreações para igualar o número de elétrons antes de somá-las.
• Oxidação escalonada de álcool primário: um álcool primário como o etanol oxida em duas etapas — primeiro a aldeído (retirando 2 hidrogênios) e, com oxidante em excesso, depois a ácido carboxílico; o enunciado deixa claro que no bafômetro a reação para na etapa do aldeído.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "a reação que ocorre é a oxidação do álcool a aldeído" → o produto orgânico da equação tem que ser CH₃–CHO (acetaldeído), nunca CH₃–COOH (ácido acético); isso já descarta qualquer alternativa que mostre o álcool virando ácido acético diretamente.
• Evidência 2: "redução do dicromato (alaranjado) a cromo(III) (verde)" → a espécie de cromo que reage é o dicromato Cr₂O₇²⁻ (não o cromato CrO₄²⁻) e o produto principal do teste é o Cr³⁺ (não o Cr²⁺, que o próprio texto associa a uma cor diferente, azul, indicando consumo ainda maior de álcool).
• Síntese: cruzando as duas evidências, a equação correta precisa ter, ao mesmo tempo, Cr₂O₇²⁻ como reagente, 2 Cr³⁺ como produto, e etanol (CH₃CH₂OH) reagindo para formar acetaldeído (CH₃CHO) — sem passar do estágio de aldeído. Isso restringe drasticamente as opções antes mesmo de balancear os coeficientes numericamente, mas a confirmação definitiva vem da conservação de massa e carga.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Montar as duas semirreações e calcular as variações de NOX

Semirreação de redução (cromo): no íon dicromato, 2x + 7(−2) = −2, logo x = +6; no produto Cr³⁺, o NOX é +3. Cada átomo de Cr ganha 3 elétrons e, como há 2 Cr por fórmula, o ganho total é de 6 elétrons:

Cr₂O₇²⁻ + 14 H⁺ + 6 e⁻ → 2 Cr³⁺ + 7 H₂O

Semirreação de oxidação (carbono): no etanol, o carbono ligado à hidroxila tem NOX −1; no acetaldeído, o carbono da carbonila (=O) tem NOX +1. A variação é de +2, ou seja, cada molécula de etanol libera 2 elétrons:

CH₃–CH₂–OH → CH₃–CHO + 2 H⁺ + 2 e⁻

Subpasso 4.2 — Igualar o número de elétrons e somar as semirreações

A redução consome 6 elétrons; a oxidação libera apenas 2 por molécula de álcool. Para igualar, multiplica-se a semirreação de oxidação por 3:

3 CH₃–CH₂–OH → 3 CH₃–CHO + 6 H⁺ + 6 e⁻

Somando essa equação com a de redução e cancelando os 6 e⁻ (que aparecem nos dois lados):

Cr₂O₇²⁻ + 14 H⁺ + 3 CH₃–CH₂–OH → 2 Cr³⁺ + 7 H₂O + 3 CH₃–CHO + 6 H⁺

Simplificando o H⁺ que se repete (14 H⁺ − 6 H⁺ = 8 H⁺ restantes do lado dos reagentes):

Cr₂O₇²⁻(aq) + 8 H⁺(aq) + 3 CH₃–CH₂–OH(g) → 2 Cr³⁺(aq) + 7 H₂O(l) + 3 CH₃–CHO(g)

Subpasso 4.3 — Verificação por conservação de massa e de carga

Cromo: 2 = 2 ✓. Oxigênio: esquerda 7 (dicromato) + 3×1 (OH de cada etanol) = 10; direita 7×1 (água) + 3×1 (aldeído) = 10 ✓. Hidrogênio: esquerda 8 (H⁺) + 3×6 (cada C₂H₆O) = 26; direita 7×2 (água) + 3×4 (cada C₂H₄O) = 26 ✓. Carga: esquerda (−2) + 8×(+1) = +6; direita 2×(+3) = +6 ✓. Todos os balanços fecham — e essa é exatamente a equação da alternativa B.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Cr₂O₇²⁻(aq) + 2 H⁺(aq) + 3 CH₃–CH₂–OH(g) → 2 Cr²⁺(aq) + 4 H₂O(l) + 3 CH₃–COOH(g)

❌ Incorreta: mostra o álcool virando ácido acético, oxidação mais profunda do que a "oxidação do álcool a aldeído" do enunciado, e reduz o cromo a Cr²⁺ (cor azul, associada no texto a outra situação, não à reação principal). A carga também não fecha (esquerda soma 0, direita soma +4).

B) Cr₂O₇²⁻(aq) + 8 H⁺(aq) + 3 CH₃–CH₂–OH(g) → 2 Cr³⁺(aq) + 7 H₂O(l) + 3 CH₃–CHO(g)

✅ Correta: é exatamente a equação obtida no Passo 4. Usa o dicromato citado no enunciado, reduz o cromo a Cr³⁺ (cor verde mencionada), oxida o álcool até o estágio de aldeído e está integralmente balanceada em massa e carga elétrica.

C) CrO₄²⁻(aq) + 2 H⁺(aq) + 3 CH₃–CH₂–OH(g) → Cr³⁺(aq) + 4 H₂O(l) + 3 CH₃–CHO(g)

❌ Incorreta: parte do cromato (CrO₄²⁻), espécie diferente do dicromato citado no enunciado e na figura. Um único Cr passando de +6 para +3 libera só 3 elétrons, insuficientes para oxidar 3 mols de etanol (6 elétrons); a carga também não fecha (esquerda 0, direita +3).

D) Cr₂O₇²⁻(aq) + 8 H⁺(aq) + 3 CH₃–CHO(g) → 2 Cr³⁺(aq) + H₂O(l) + 3 CH₃–COOH(g)

❌ Incorreta: descreve a etapa seguinte da oxidação (aldeído → ácido acético), não a reação do bafômetro, que parte do álcool. Está desbalanceada em oxigênio: 10 O nos reagentes contra 7 nos produtos.

E) CrO₄²⁻(aq) + 2 H⁺(aq) + 3 CH₃–CHO(g) → Cr²⁺(aq) + H₂O(l) + 3 CH₃–COOH(g)

❌ Incorreta: acumula três erros — cromato em vez de dicromato, parte do aldeído em vez do álcool (etapa errada) e reduz o cromo a Cr²⁺ em vez de Cr³⁺. Também não está balanceada em carga nem em oxigênio.

🏆 Gabarito: B — é a única alternativa que traduz fielmente a transformação descrita no enunciado (dicromato ácido oxidando o etanol até acetaldeído, sendo reduzido a Cr³⁺) com conservação completa de massa e de carga elétrica.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: a alternativa B é a única em que o oxidante é o dicromato (Cr₂O₇²⁻), o produto de redução é o Cr³⁺, o produto orgânico é o aldeído (não o ácido) e todos os coeficientes fecham em número de átomos e em carga elétrica.
• Padrão de cobrança: o ENEM explora o bafômetro e reações redox em contextos cotidianos, pedindo para reconhecer variação de NOX, identificar oxidante e redutor, e às vezes montar ou completar a equação balanceada — como nesta questão.
• Generalização: em balanceamento redox, identifique primeiro as variações de NOX das espécies-chave, monte as semirreações de oxidação e de redução separadamente, iguale o número de elétrons cedidos e recebidos e só então some as semirreações, conferindo massa e carga ao final.
• Dica de eliminação rápida: procure as palavras exatas do enunciado ("dicromato", não cromato; "aldeído", não ácido) e a cor associada (Cr³⁺ verde). Isso elimina C e E (cromato) e A e D (produto orgânico ou cromo errados) quase instantaneamente, sobrando só B.
• Conexões: oxidação de álcoois primários e secundários em química orgânica; pilhas e eletrólise como outras aplicações de redox no ENEM; efeitos fisiológicos do etanol em questões de saúde pública.