Questão 64 — ENEM 2016 PPL

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Equilíbrio Iônico e Hidrólise de Sais (aplicados ao tratamento de água)
• ⚡ Nível: Médio — exige associar a ordem de adição dos reagentes ao conceito de hidrólise salina, mas permite eliminação segura das demais alternativas por raciocínio químico básico
• 🎯 Tema/Habilidade: Hidrólise de sais e controle de pH na precipitação de hidróxidos metálicos; competência de interpretar processos químicos em contextos tecnológicos e ambientais
• 🏆 Gabarito: E — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual fenômeno químico torna possível (viabiliza) a formação do precipitado de hidróxido de alumínio no tratamento de água?"
• Palavras-chave decisivas: precipitação, hidróxido de alumínio, viabilizada
• Armadilha típica: confundir a causa da precipitação com sua consequência (achar que são as partículas poluentes que "atraem" o hidróxido) ou imaginar uma reação de oxirredução onde não existe transferência de elétrons
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que o carbonato de sódio, dissolvido antes do sulfato de alumínio, sofre hidrólise e libera OH⁻, tornando o meio básico o suficiente para que o Al³⁺ precipite como Al(OH)₃

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Hidrólise de sais: um sal formado por ácido fraco e base forte, ao se dissolver em água, tem seu ânion reagindo com a água (hidrólise), liberando OH⁻ e tornando a solução básica; é o caso do carbonato de sódio, sal do ácido carbônico (fraco) com hidróxido de sódio (forte)
• Solubilidade de hidróxidos metálicos: hidróxidos de cátions trivalentes, como o Al(OH)₃, são pouco solúveis (Kps baixo) e precipitam assim que a concentração de OH⁻ no meio ultrapassa um determinado limiar
• Coagulação/floculação no tratamento de água: o precipitado gelatinoso de Al(OH)₃ funciona como agente coagulante, arrastando consigo partículas em suspensão responsáveis pela turbidez da água — mas isso é consequência da formação do precipitado, não sua causa

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "dissolvem-se na água carbonato de sódio e, em seguida, sulfato de alumínio" → a ordem de adição é proposital: primeiro se cria um ambiente básico com o carbonato, só depois se introduz o cátion Al³⁺
• Evidência 2: "o resultado é a precipitação de hidróxido de alumínio, que é pouco solúvel em água" → confirma que o produto formado é Al(OH)₃ e que sua baixíssima solubilidade é o que permite a remoção física das impurezas
• Síntese: a sequência de adição e a identidade química do carbonato de sódio (sal de ácido fraco com base forte) apontam para um único mecanismo capaz de fornecer OH⁻ suficiente antes mesmo de o alumínio entrar em cena: a hidrólise do carbonato.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — O papel do carbonato de sódio dissolvido primeiro

O Na₂CO₃ é um sal formado pela combinação do ácido carbônico (H₂CO₃), um ácido fraco, com o hidróxido de sódio (NaOH), uma base forte. Sais desse tipo sofrem hidrólise ao serem dissolvidos: o ânion carbonato reage com a água, capturando um próton e liberando hidroxila:

CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻

Esse equilíbrio desloca-se parcialmente no sentido da formação de OH⁻, elevando o pH da solução e tornando o meio alcalino (básico) — exatamente o que o enunciado da alternativa correta descreve.

Subpasso 4.2 — O efeito sobre o alumínio adicionado em seguida

Quando o sulfato de alumínio, Al₂(SO₄)₃, é dissolvido na sequência, ele se dissocia liberando os íons Al³⁺ e SO₄²⁻. O sulfato é a base conjugada de um ácido forte (H₂SO₄) e praticamente não hidrolisa, permanecendo como íon espectador. Já o Al³⁺, ao encontrar um meio já enriquecido em OH⁻ (graças à hidrólise prévia do carbonato), reage imediatamente:

Al³⁺ + 3 OH⁻ → Al(OH)₃ (s)

Como o Kps do Al(OH)₃ é muito baixo, o produto iônico [Al³⁺][OH⁻]³ ultrapassa esse valor rapidamente assim que há OH⁻ suficiente disponível, e o hidróxido precipita.

Subpasso 4.3 — Verificação

Se o carbonato de sódio não tivesse sido dissolvido antes, a água do manancial (próxima da neutralidade) não teria OH⁻ suficiente para que o Al³⁺ precipitasse de forma rápida e eficiente em escala industrial. Logo, o que "viabiliza" a precipitação — palavra-chave do comando — é justamente a alcalinização prévia promovida pela hidrólise do carbonato. Isso descarta explicações térmicas (A), envolvendo íons espectadores (B), reações redox inexistentes (C) ou inversões de causa e efeito (D), confirmando a alternativa E.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) a dissolução do alumínio resfria a solução.

❌ Incorreta: o texto não fornece nenhuma informação térmica, e a precipitação de hidróxidos metálicos é controlada pela concentração de OH⁻ (pH), não pela temperatura da solução. Não há fundamento termoquímico para associar a dissolução do sulfato de alumínio a um resfriamento capaz de causar precipitação.

B) o excesso de sódio impossibilita sua solubilização.

❌ Incorreta: o íon Na⁺, cátion de metal alcalino, permanece em solução como íon espectador do início ao fim do processo. Ele não interage quimicamente com o alumínio nem impede a solubilização de qualquer espécie; quem atua no mecanismo é o ânion carbonato (CO₃²⁻), não o cátion sódio.

C) a oxidação provocada pelo sulfato produz hidroxilas.

❌ Incorreta: não há transferência de elétrons em nenhuma etapa descrita — nenhum elemento muda seu número de oxidação. O que ocorre é um equilíbrio ácido-base (hidrólise), não uma reação de oxirredução. Além disso, o sulfato (SO₄²⁻) é base conjugada de ácido forte e não hidrolisa de forma significativa, não sendo fonte de OH⁻.

D) as partículas contaminantes menores atraem essa substância.

❌ Incorreta: inverte a relação de causa e efeito apresentada no texto. É o Al(OH)₃ já precipitado que "leva consigo as partículas poluentes menores" por adsorção/coagulação — as partículas não atraem nem causam a formação do hidróxido; elas são capturadas depois que ele se forma.

E) o equilíbrio químico do carbonato em água torna o meio alcalino.

✅ Correta: o carbonato de sódio, sal de ácido fraco com base forte, hidrolisa-se em água (CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻), elevando a concentração de OH⁻ e tornando o meio básico. É esse aumento do pH, promovido antes mesmo da adição do sulfato de alumínio, que fornece as hidroxilas necessárias para que o Al³⁺ precipite como Al(OH)₃, viabilizando a etapa de coagulação/floculação do tratamento de água.

🏆 Gabarito: E — a precipitação do Al(OH)₃ só ocorre porque o carbonato de sódio, ao hidrolisar-se, alcaliniza previamente o meio, fornecendo os íons OH⁻ necessários para que o produto de solubilidade do hidróxido de alumínio seja atingido.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: E é a única alternativa que descreve corretamente o mecanismo químico causador da precipitação — a hidrólise do carbonato gerando um meio básico; as demais descrevem fenômenos físicos sem base no texto (A), íons espectadores (B), reações inexistentes (C) ou uma inversão de causa e efeito (D).
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma contextualizar equilíbrio químico e hidrólise de sais em processos tecnológicos e ambientais reais — como estações de tratamento de água e esgoto — exigindo raciocínio qualitativo sobre ácidos e bases de Brønsted-Lowry, sem necessidade de cálculos de pH.
• Generalização: sempre que um sal formado por ácido fraco e base forte (carbonatos, acetatos, sulfitos, fosfatos) aparecer dissolvido em água, desconfie de hidrólise básica; sal de ácido forte com base fraca gera hidrólise ácida; sal de ácido forte com base forte não hidrolisa e mantém o pH neutro.
• Dica de eliminação rápida: descarte de cara alternativas que trazem fenômenos físicos sem respaldo no texto (temperatura, em A) e reações redox sem nenhuma espécie evidentemente oxidada ou reduzida (C); depois, fique atento a alternativas que invertem causa e efeito, como confundir o que atrai partículas poluentes com o que causa a precipitação (D).
• Conexões: teoria ácido-base de Brønsted-Lowry, produto de solubilidade (Kps) e efeito do íon comum, e processos de coagulação/floculação em estações de tratamento de água (ETA).