Questão 55 — ENEM 2016 Reaplicação

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Métodos de separação de misturas heterogêneas
• ⚡ Nível: Fácil — basta reconhecer que um sólido em suspensão numa mistura líquida é separado por um processo mecânico simples, sem precisar de cálculos ou de conhecimento aprofundado de Química Inorgânica.
• 🎯 Tema/Habilidade: Separação de fases sólido-líquido após uma reação de precipitação; competência de relacionar processo químico (formação de precipitado) a processo físico de purificação da água.
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Depois que o arsênio da água vira um sólido gelatinoso (precipitado), qual operação física a população usa para tirar esse sólido da água e deixá-la potável?"
• Palavras-chave decisivas: precipitação, sólido volumoso de textura gelatinosa, remoção
• Armadilha típica: confundir a etapa química (a reação de precipitação, que já foi descrita no texto como dada) com a etapa física que falta — muitos candidatos são tentados por "evaporação" ou "fervura" porque associam automaticamente "água + purificação" a calor, ignorando que aqui o problema é um sólido em suspensão, não um soluto dissolvido ou um risco biológico.
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de identificar que, uma vez formado um sólido insolúvel dentro de um líquido, o método correto para separá-los é um processo mecânico de retenção de partículas — não um processo térmico.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Precipitação química: reação em que dois reagentes solúveis (aqui, o arsênio dissolvido e o sal de ferro(III) adicionado) formam um produto insolúvel — o precipitado — que se separa da fase líquida na forma de sólido.
• Mistura heterogênea sólido-líquido: depois da precipitação, a água passa a conter duas fases visíveis: o líquido (água tratada) e o sólido gelatinoso (hidróxido/arseniato de ferro). Métodos de separação de misturas dependem exatamente de quantas fases existem e de suas propriedades físicas.
• Filtração: processo físico em que uma mistura heterogênea sólido-líquido passa por um meio poroso (papel filtro, tecido, areia, membrana) que retém as partículas sólidas e deixa passar apenas o líquido. É o método clássico para separar precipitados de soluções aquosas, tanto em laboratório quanto em estações de tratamento de água em larga escala.
• Por que não é um processo térmico: fervura, destilação, calcinação e evaporação envolvem fornecimento de calor para mudar o estado físico da água (ou de algum componente), o que é inviável, caro e desnecessário para uma comunidade rural de Bangladesh que precisa apenas reter um sólido já formado.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "reação de precipitação com sais de ferro(III) que origina um sólido volumoso de textura gelatinosa" → revela que o arsênio, antes dissolvido e invisível na água, foi convertido quimicamente em um sólido insolúvel (coprecipitado com hidróxido de ferro(III)). Esse é o produto que precisa ser retirado.
• Evidência 2: "kit... para tornar a água segura para consumo" → indica que a etapa final do processo é simples e de baixo custo, compatível com a realidade de comunidades sem infraestrutura industrial — um critério que já descarta processos energeticamente caros como destilação ou calcinação.
• Síntese: o enunciado descreve, em ordem, (1) o problema — arsênio dissolvido e tóxico —, (2) a solução química já aplicada — precipitação com Fe³⁺ — e (3) pede a etapa física final que falta: como separar o sólido gelatinoso formado da água limpa. A resposta deve ser um método mecânico de separação sólido-líquido, compatível com uso doméstico/comunitário simples.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Entender o que a reação química já fez

O texto afirma que o sal de ferro(III) reage com o arsênio dissolvido na água e forma um "sólido volumoso de textura gelatinosa". Esse sólido é essencially um floco de hidróxido de ferro(III) [Fe(OH)₃] que aprisiona (coprecipita) as espécies de arsênio (arsenato/arsenito) em sua estrutura, num processo muito parecido ao usado em estações de tratamento de água (coagulação-floculação). Depois dessa reação, a água contém duas fases distintas: a fase líquida (água com arsênio já removido da solução) e a fase sólida (o floco gelatinoso contendo o arsênio retido).

Subpasso 4.2 — Identificar a operação física necessária

A pergunta não é mais sobre química (a reação já ocorreu), e sim sobre operação unitária de separação de misturas. Como se trata de um sólido insolúvel disperso em um líquido, a ferramenta certa é passar essa mistura por um meio poroso — um pano, uma vela filtrante de cerâmica ou um filtro de areia simples — que retenha o floco sólido e deixe passar somente a água já livre de arsênio. Essa operação é, por definição, a filtração. Não é à toa que kits reais de remoção de arsênio (como os promovidos pela IAEA/ONU em Bangladesh) funcionam exatamente assim: adiciona-se o sal de ferro, mistura-se, deixa-se decantar/flocular e, em seguida, filtra-se a água através de um pano ou vela cerâmica.

Subpasso 4.3 — Verificação

Confronte com a lógica das alternativas: qualquer processo que envolva aquecer a água (fervura, evaporação) ou separar por diferença de ponto de ebulição (destilação) seria irrelevante aqui, pois o arsênio já não está mais dissolvido — ele está num sólido macroscópico. Um processo de aquecimento intenso do próprio sólido (calcinação) também não faz sentido para "tornar a água segura", pois o objetivo é separar fases, não decompor o precipitado termicamente. Logo, o único processo coerente com a remoção de um sólido em suspensão numa água é a filtração, confirmando a alternativa B.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) fervura.

❌ Incorreta: a fervura serve para eliminar microrganismos (bactérias, vírus, protozoários) por meio de calor, mas não retira sólidos em suspensão nem removeria o floco de ferro-arsênio da água; na verdade, ferver a água com o precipitado ainda deixaria o sólido nela — o candidato confunde "purificar água" com "esterilizar água".

B) filtração.

✅ Correta: é o processo físico de separação de misturas heterogêneas sólido-líquido por meio de um meio poroso, exatamente o que é necessário para reter o sólido gelatinoso de ferro-arsênio formado na precipitação e obter água livre do contaminante.

C) destilação.

❌ Incorreta: a destilação separa componentes de uma mistura homogênea (como água e um soluto dissolvido) com base em diferenças de ponto de ebulição, exigindo aquecimento, vaporização e condensação — processo caro, lento e desnecessário, já que o arsênio não está mais dissolvido, e sim precipitado como sólido.

D) calcinação.

❌ Incorreta: calcinação é o aquecimento de um sólido a altas temperaturas para decompô-lo termicamente (ex.: transformar carbonato em óxido), processo usado na metalurgia e na indústria — não serve para separar um precipitado da água, apenas destruiria/alteraria o sólido sem resolver o problema de purificação da água que se bebe.

E) evaporação.

❌ Incorreta: evaporação remove o solvente (água) deixando o soluto/sólido concentrado para trás — é o processo inverso do desejado, pois inutilizaria a própria água que se quer preservar potável, além de exigir fonte de calor e tempo incompatíveis com um kit comunitário simples.

🏆 Gabarito: B — Após a precipitação do arsênio como sólido gelatinoso com sais de ferro(III), a única operação física capaz de separar esse sólido da água, sem gasto energético e de forma simples, é a filtração.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: como o arsênio já foi convertido em sólido insolúvel pela reação de precipitação descrita no texto, resta apenas separá-lo fisicamente da água — e a separação de um sólido disperso em líquido é, por definição, feita por filtração, tornando a alternativa B a única cientificamente coerente.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora associar uma etapa química (precipitação, coagulação, floculação) a uma etapa física complementar (filtração, decantação, centrifugação), testando se o aluno entende que tratamento de água real é uma sequência de processos, e não uma técnica isolada.
• Generalização: sempre que o enunciado descrever a formação de um sólido dentro de um líquido (precipitado, floco, resíduo insolúvel), a etapa de separação correta é um método mecânico de retenção — filtração, decantação, centrifugação ou peneiração —, nunca um método térmico como fervura, evaporação ou destilação.
• Dica de eliminação rápida: leia o enunciado procurando a palavra "sólido"; se a mistura final é sólido + líquido, elimine de cara qualquer alternativa que dependa de mudança de estado físico da água por calor (fervura, evaporação, destilação, calcinação) — sobra quase sempre o processo mecânico, que aqui é a filtração.
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em questões sobre tratamento de esgoto e de água potável (etapas de coagulação/floculação/decantação/filtração nas ETAs) e em experimentos de laboratório que pedem para separar um precipitado de uma solução após uma reação de dupla troca.