Questão 48 — ENEM 2016 Reaplicação

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Reações ácido-base aplicadas à química ambiental
• ⚡ Nível: Médio — exige ligar um conceito químico (neutralização) a um cenário ambiental descritivo e descartar três distratores plausíveis.
• 🎯 Tema/Habilidade: Neutralização ácido-base e seu efeito sobre o pH de corpos d'água (Química Ambiental)
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual processo químico explica o retorno da vida aquática no rio após o lançamento do efluente da fábrica de papel e celulose?"
• Palavras-chave decisivas: ácido sulfúrico (H₂SO₄), hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na₂CO₃), voltou a florescer
• Armadilha típica: confundir o efeito observado com fenômenos físicos genéricos (diluição) ou com termos "quimicamente exóticos" que não se aplicam ao caso (precipitação de sulfato, biodegradação, volatilização).
• O que a resposta precisa demonstrar: reconhecer que NaOH e Na₂CO₃ (base forte e sal de caráter básico) neutralizam o H₂SO₄ já presente na água, elevando o pH e tornando o ambiente novamente habitável.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Neutralização ácido-base: ácido reage com base (ou sal básico), formando sal e água, consumindo o H⁺ em excesso e elevando o pH.
• Caráter das substâncias: NaOH é base forte (dissocia totalmente em Na⁺ e OH⁻); Na₂CO₃ é sal cujo ânion CO₃²⁻ é base conjugada de ácido fraco, sofrendo hidrólise básica em água. Ambos neutralizam ácidos.
• pH e vida aquática: organismos aquáticos toleram, em geral, pH entre 6 e 9. Água com pH muito baixo é letal mesmo transparente, como no caso da drenagem ácida da mina de carvão.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "águas extremamente ácidas por receber um efluente de uma mina de carvão desativada, o qual continha ácido sulfúrico" → o problema é químico (excesso de H⁺), não físico ou biológico.
• Evidência 2: "embora límpida, era desprovida de vida" → descarta turbidez ou poluição visível como causa; o fator limitante é o pH.
• Evidência 3: "fábrica... emprega hidróxido de sódio e carbonato de sódio" → identifica as substâncias básicas que entrarão em contato com o ácido já presente no rio.
• Síntese: o enunciado monta um par ácido-base (H₂SO₄ × NaOH/Na₂CO₃). O retorno da vida só se explica quimicamente pela neutralização desse ácido, que devolve o pH a valores compatíveis com a vida aquática.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Natureza química de cada efluente

O efluente da mina contém H₂SO₄, ácido forte e diprótico:

H₂SO₄ → 2 H⁺ + SO₄²⁻

O excesso de H⁺ explica o pH extremamente baixo e a ausência de vida. Já o efluente da fábrica contém NaOH e Na₂CO₃, substâncias de caráter básico usadas no processo de fabricação de celulose.

Subpasso 4.2 — A reação entre os efluentes

Ao se encontrarem no rio, ocorrem neutralizações clássicas:

H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O

H₂SO₄ + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

Em ambos os casos, o H⁺ do ácido é consumido pelas espécies básicas (OH⁻ e CO₃²⁻), formando água, sal solúvel e, no segundo caso, CO₂. O resultado direto é a queda da concentração de H⁺ livre, ou seja, a elevação do pH.

Subpasso 4.3 — Verificação: da química ao efeito biológico

Com o pH voltando a valores próximos da neutralidade, a água passa a tolerar peixes, plantas e microrganismos aquáticos. Isso explica, sem contradições, por que a vida "voltou a florescer" justamente a partir do ponto de lançamento do efluente da fábrica: o gatilho é a redução direta da acidez, exatamente o que descreve a alternativa D.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) diluição das águas do rio pelo novo efluente lançado nele.

❌ Incorreta: diluição é um fenômeno físico que apenas reduz proporcionalmente a concentração de H⁺ ao misturar volumes de água, sem alterar sua natureza química. O texto aponta especificamente para NaOH e Na₂CO₃, substâncias com função química definida — a explicação é a reação ácido-base, não uma simples mistura de volumes.

B) precipitação do íon sulfato na presença do efluente da nova fábrica.

❌ Incorreta: o sal formado, Na₂SO₄, é solúvel em água — não há precipitado. A alternativa erra ao afirmar que o sulfato "sai de solução"; ele permanece dissolvido, e o que muda é apenas a concentração de H⁺.

C) biodegradação do ácido sulfúrico em contato com o novo efluente descartado.

❌ Incorreta: biodegradação é processo microbiano sobre compostos orgânicos. O ácido sulfúrico é inorgânico e não sofre biodegradação; ele é neutralizado por reação ácido-base, processo químico, não biológico.

D) diminuição da acidez das águas do rio pelo efluente da fábrica de papel e celulose.

✅ Correta: o NaOH e o Na₂CO₃ do efluente da fábrica reagem com o H₂SO₄ presente na água, consumindo o H⁺ em excesso e elevando o pH. Essa diminuição da acidez é a condição química que permite o retorno da vida aquática.

E) volatilização do ácido sulfúrico após contato com o novo efluente introduzido no rio.

❌ Incorreta: o ácido sulfúrico tem pressão de vapor muito baixa e ponto de ebulição elevado (cerca de 337 °C), sendo praticamente não volátil nas condições do rio. O que ocorre é reação química, não mudança de estado físico.

🏆 Gabarito: D — o efluente básico da fábrica (NaOH e Na₂CO₃) neutraliza o ácido sulfúrico vindo da mina, reduzindo a acidez da água e restabelecendo condições de pH compatíveis com a vida aquática.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a alternativa D descreve um mecanismo compatível com as substâncias citadas (ácido forte encontrando base forte e sal básico) e com o efeito observado (retorno da vida, indicando pH mais ameno).
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente usa contextos ambientais (rios, minas, indústrias, chuva ácida) para cobrar reações ácido-base e o pH como fator limitante da vida aquática.
• Generalização: sempre que o enunciado apresentar um ácido forte encontrando uma base forte (ou sal de caráter básico), desconfie de neutralização e variação de pH como chave da resposta.
• Dica de eliminação rápida: sulfato de sódio é solúvel (elimina precipitação); ácidos inorgânicos não biodegradam (elimina biodegradação); ácido sulfúrico não é volátil (elimina volatilização). Sobram diluição e neutralização — e a citação explícita de NaOH e Na₂CO₃ aponta sempre para a neutralização.
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em questões sobre chuva ácida e calagem do solo (uso de CaCO₃ para neutralizar acidez de solos agrícolas) e em tratamento de efluentes industriais antes do descarte em corpos d'água.