Questão 57 — ENEM 2016 PPL

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Reações de oxirredução (número de oxidação) e Termoquímica (reações exotérmicas e endotérmicas)
• ⚡ Nível: Médio — exige cruzar dois conceitos ao mesmo tempo (quem oxida/reduz e se a reação libera ou absorve energia), e as alternativas foram construídas para testar cada combinação isoladamente
• 🎯 Tema/Habilidade: Identificação de oxidação e redução a partir do número de oxidação e classificação termoquímica de uma equação química representada no cotidiano (aquecedor de refeições militares)
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual fenômeno químico — envolvendo qual elemento e com qual perfil energético — explica por que a bolsa de comida esquenta sozinha ao entrar em contato com a água?"
• Palavras-chave decisivas: magnésio metálico, + 350 kJ (do lado dos produtos), aquecimento
• Armadilha típica: trocar oxidação por redução mecanicamente (achar que "perder água" ou "reagir" já é oxidação sem checar o Nox) e associar liberação de calor a "endotérmica" só porque a energia aparece numa equação com "kJ"
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de calcular o número de oxidação (Nox) de cada elemento antes e depois da reação e de interpretar corretamente a posição da energia na equação termoquímica

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Número de oxidação (Nox): carga elétrica que um átomo teria se todas as ligações da substância fossem consideradas 100% iônicas. Em substância simples (como Mg metálico ou H₂ gasoso), o Nox de cada átomo é sempre 0.
• Oxidação: processo em que um átomo perde elétrons, e por isso seu Nox aumenta. Quem oxida é chamado de agente redutor.
• Redução: processo em que um átomo ganha elétrons, e por isso seu Nox diminui. Quem reduz é chamado de agente oxidante.
• Reação exotérmica: libera energia térmica para o ambiente; na equação, a energia aparece do lado dos produtos (como no enunciado: "... + 350 kJ").
• Reação endotérmica: absorve energia do ambiente; na equação, a energia apareceria do lado dos reagentes (nunca é o caso aqui).

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "Mg (s) + 2 H₂O (l) → Mg(OH)₂ (s) + H₂ (g) + 350 kJ" → a energia está escrita como se fosse mais um produto da reação, ou seja, ela é liberada ao final do processo: isso caracteriza uma reação exotérmica.
• Evidência 2: "existe magnésio metálico em pó" reagindo com água para virar Mg(OH)₂ → magnésio sai do estado elementar (Nox 0) e entra em um composto onde assume Nox +2, o que só acontece quando um átomo perde elétrons — a definição exata de oxidação.
• Síntese: a própria equação fornecida já contém as duas respostas: basta (1) comparar o Nox do magnésio antes e depois para classificar oxidação ou redução, e (2) observar que a energia está do lado dos produtos para confirmar que é exotérmica. Não é necessário nenhum dado externo — tudo está na equação.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Calcular o Nox de cada elemento nos reagentes e nos produtos

Reagentes:

• Mg (s): substância simples → Nox = 0
• H₂O (l): H = +1 e O = −2 (regras usuais de Nox em água)

Produtos:

• Mg(OH)₂ (s): Mg = +2, O = −2, H = +1
• H₂ (g): substância simples → Nox = 0

Subpasso 4.2 — Identificar quem oxida e quem reduz

Comparando reagente e produto de cada elemento:

• Magnésio: 0 (em Mg metálico) → +2 (em Mg(OH)₂). O Nox aumentou, logo o magnésio perdeu 2 elétrons: sofreu oxidação.
• Hidrogênio: dos 4 átomos de H presentes em 2 H₂O (todos com Nox +1), 2 permanecem com Nox +1 dentro do Mg(OH)₂ (não mudam), e os outros 2 viram H₂ com Nox 0 — esses sofreram redução (ganharam elétrons).
• Oxigênio: −2 nos reagentes (em H₂O) e −2 nos produtos (em Mg(OH)₂). Não muda: o oxigênio não participa da transferência de elétrons.

Balanço de elétrons (conferência): o magnésio perde 2 elétrons; os 2 átomos de hidrogênio que viram H₂ ganham 1 elétron cada, totalizando 2 elétrons recebidos. Os elétrons perdidos por um lado são exatamente os ganhos pelo outro — a equação está eletronicamente balanceada, confirmando a análise.

Subpasso 4.3 — Classificar a reação em exotérmica ou endotérmica

Como o termo "+ 350 kJ" aparece após a seta, junto aos produtos, isso significa que essa quantidade de energia é liberada durante a reação (a energia "sai" do sistema e vai para a bolsa e para a comida). Toda reação que libera energia é, por definição, exotérmica. É exatamente esse calor liberado que aquece a refeição do soldado.

Subpasso 4.4 — Verificação cruzada com as alternativas

A alternativa correta precisa acertar simultaneamente dois critérios independentes:

1. Apontar corretamente o elemento e o tipo de processo redox (magnésio sofrendo oxidação);
2. Classificar corretamente o caráter termoquímico (exotérmica).

Apenas a combinação "oxidação do magnésio" + "exotérmica" é compatível com os cálculos de Nox e com a posição da energia na equação.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) redução sofrida pelo oxigênio, que é uma reação exotérmica.

❌ Incorreta: o oxigênio mantém Nox −2 tanto em H₂O quanto em Mg(OH)₂ — ele não ganha nem perde elétrons, portanto não sofre redução nenhuma. A classificação "exotérmica" está certa, mas o elemento e o processo redox apontados estão errados.

B) oxidação sofrida pelo magnésio, que é uma reação exotérmica.

✅ Correta: o magnésio tem seu Nox elevado de 0 para +2 (perde 2 elétrons), configurando oxidação; e a energia de 350 kJ aparece do lado dos produtos, confirmando reação exotérmica. Os dois critérios da questão são atendidos simultaneamente.

C) redução sofrida pelo magnésio, que é uma reação endotérmica.

❌ Incorreta em ambos os pontos: o magnésio tem seu Nox aumentado (0 → +2), o que é oxidação, não redução; e a reação libera energia (350 kJ como produto), sendo exotérmica, não endotérmica.

D) oxidação sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação exotérmica.

❌ Incorreta: o hidrogênio que muda de estado de oxidação vai de +1 (na água) para 0 (no H₂), ou seja, ganha elétrons e sofre redução, não oxidação. A parte "exotérmica" está correta, mas o processo redox atribuído ao hidrogênio está invertido.

E) redução sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação endotérmica.

❌ Incorreta: embora parte do hidrogênio realmente sofra redução (+1 → 0, ao formar H₂), essa não é a transformação que a questão privilegia como resposta mais direta e completa, e principalmente a reação não é endotérmica — ela libera 350 kJ, sendo exotérmica. O erro na classificação termoquímica invalida a alternativa.

🏆 Gabarito: B — o magnésio metálico perde elétrons ao se transformar em Mg(OH)₂ (Nox 0 → +2, oxidação), e a energia de 350 kJ aparece do lado dos produtos, caracterizando uma reação exotérmica que aquece a refeição do soldado.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: somente a alternativa B combina corretamente o elemento que sofre oxidação (magnésio, Nox 0 → +2) com a classificação termoquímica correta (exotérmica, pois a energia é liberada como produto); todas as demais erram no elemento, no tipo de processo redox ou na classificação térmica.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora usar situações do cotidiano (bolsas térmicas, baterias, ferrugem, pilhas) para cobrar oxirredução associada a termoquímica, exigindo que o estudante calcule Nox rapidamente e leia a posição da energia na equação.
• Generalização: sempre que uma equação apresentar energia somada aos produtos (do lado direito da seta), a reação é exotérmica; se a energia estiver somada aos reagentes (lado esquerdo), é endotérmica. Para oxirredução, calcule o Nox de cada elemento antes e depois: quem aumenta o Nox oxida, quem diminui reduz.
• Dica de eliminação rápida: primeiro decida o sinal termoquímico (energia do lado dos produtos = exotérmica) e elimine de cara todas as alternativas que dizem "endotérmica" (C e E); depois calcule o Nox do magnésio (0 → +2) para eliminar as que trocam oxidação por redução (A e C) ou atribuem o processo ao elemento errado (A, D).
• Conexões: o mesmo raciocínio de Nox e transferência de elétrons aparece em questões sobre pilhas e baterias (eletroquímica) e sobre corrosão de metais (ferrugem), enquanto a leitura de energia na equação também é cobrada em gráficos de entalpia (diagramas de energia de reação).