Questão 51 — ENEM 2016Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Solubilidade, equilíbrio químico e reações de precipitação
• ⚡ Nível: Médio — exige interpretar um protocolo experimental descrito em texto e aplicar regras de solubilidade de sais de bário, sem cálculo numérico
• 🎯 Tema/Habilidade: Identificação de íons em solução por reação de precipitação (H21 — compreender processos químicos usados em contextos de saúde e segurança)
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual observação experimental comprova que existem íons Ba²⁺ dissolvidos na amostra filtrada?"
• Palavras-chave decisivas: filtrado, H₂SO₄, observa-se por 30 min
• Armadilha típica: confundir a etapa com a adição de HCl (que serve para dissolver o contaminante, não para revelar o resultado) e esquecer que o teste final é feito depois da filtração, ou seja, só resta em solução o que é solúvel
• O que a resposta precisa demonstrar: entender que o H₂SO₄ é o reagente-teste que reage especificamente com Ba²⁺ dissolvido, formando um produto visualmente identificável

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Regras de solubilidade dos sulfatos: a maioria dos sulfatos é solúvel em água, mas os sulfatos de Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺ e Ca²⁺ são exceções pouco solúveis; o BaSO₄ tem produto de solubilidade (Kps) extremamente baixo (~10⁻¹⁰), permanecendo sólido mesmo em meio ácido forte — por isso é usado como contraste radiológico seguro.
• Comportamento do carbonato de bário em meio ácido: o BaCO₃ é insolúvel em água pura, mas o íon CO₃²⁻ é uma base de Brønsted-Lowry e reage com H⁺, formando H₂CO₃, que se decompõe em CO₂ e H₂O. Essa reação "consome" o carbonato, deslocando o equilíbrio de dissolução e liberando Ba²⁺ livre na solução (é por isso que o BaCO₃ é solúvel em ácido, ao contrário do BaSO₄).
• Reação de precipitação como teste analítico qualitativo: quando dois íons formam um composto de baixa solubilidade, sua mistura em solução produz um sólido visível (precipitado). Essa é a base de testes clássicos de identificação de cátions e ânions em Química Analítica.
• Filtração como etapa de separação: filtrar remove sólidos insolúveis (como o excesso de BaSO₄ que não reagiu) do meio líquido, garantindo que o filtrado contenha apenas as espécies que estavam realmente dissolvidas — inclusive o Ba²⁺ proveniente do BaCO₃ atacado pelo ácido.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "o carbonato de bário, que é solúvel em meio ácido" → ao adicionar HCl à amostra, se houver contaminação por BaCO₃, ele se dissolve e libera Ba²⁺ na solução; o BaSO₄ (produto correto) permanece intacto como sólido.
• Evidência 2: "após filtrar para separar os compostos insolúveis de bário" → a filtração remove o BaSO₄ sólido (seja o do próprio contraste, seja o formado por acaso), deixando no filtrado apenas os íons que estavam de fato dissolvidos, ou seja, o eventual Ba²⁺ liberado pelo carbonato.
• Evidência 3: "adiciona-se solução aquosa de H₂SO₄ sobre o filtrado" → o H₂SO₄ fornece íons SO₄²⁻ que, encontrando Ba²⁺ dissolvido, reagem formando BaSO₄, um sólido de solubilidade pouquíssima expressiva — reação clássica de precipitação.
• Síntese: o raciocínio encadeia três etapas — dissolução seletiva do contaminante pelo ácido, remoção do sólido original por filtração, e revelação do íon dissolvido por precipitação com sulfato. O sinal analítico observável dessa última etapa é a formação visual de um sólido no meio antes límpido.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Entendendo o que acontece com a amostra contaminada

Se a amostra farmacêutica contiver BaCO₃ misturado ao BaSO₄, o tratamento com HCl(aq) provoca a reação:

BaCO₃(s) + 2 HCl(aq) → BaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)

Note que o BaCl₂ formado é solúvel em água, então o bário antes "preso" no carbonato passa para a forma de íons Ba²⁺(aq) livres na solução. Já o BaSO₄, mesmo em contato com HCl concentrado, não se dissolve — sua ligação iônica é forte demais e seu Kps é baixo o suficiente para resistir ao ataque ácido.

Subpasso 4.2 — O papel da filtração e do H₂SO₄

Ao filtrar a mistura, todo o BaSO₄ sólido (insolúvel, tenha ou não reagido) fica retido no papel de filtro. O que passa para o filtrado é a fase líquida, contendo eventualmente os íons Ba²⁺ liberados pelo carbonato dissolvido em ácido. Ao adicionar H₂SO₄(aq) a esse filtrado, ocorre:

Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s)↓

Se havia Ba²⁺ dissolvido (ou seja, se a amostra estava contaminada com carbonato), esse íon reage imediatamente com o sulfato recém-adicionado e reprecipita como BaSO₄, um sólido branco, insolúvel, que se torna visível na solução — daí a necessidade de observar por 30 minutos, tempo suficiente para a turvação/precipitado se formar e decantar.

Subpasso 4.3 — Verificação

Se a amostra fosse pura (só BaSO₄, sem contaminação), não haveria Ba²⁺ livre no filtrado, e a adição de H₂SO₄ não geraria precipitado algum — a solução permaneceria límpida. Logo, o sinal positivo do teste (indicando risco, ou seja, presença de bário solúvel) é exatamente o aparecimento de um sólido branco (BaSO₄) no filtrado após a adição de H₂SO₄. Essa conclusão bate exatamente com a alternativa C.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) liberação de calor.

❌ Incorreta: a reação de precipitação Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s) não é caracterizada nem detectada pela liberação perceptível de calor; ela é essencialmente uma reação de metátese em solução diluída, sem efeito térmico sensível ao operador, e o enunciado nem menciona qualquer medição de temperatura no protocolo.

B) alteração da cor para rosa.

❌ Incorreta: não há nenhum indicador ácido-base ou complexométrico colorido envolvido nesse teste. Ba²⁺ e SO₄²⁻ formam um sal branco, não um composto colorido; a cor rosa é característica de outros testes analíticos (como o uso de fenolftaleína em meio básico), que não fazem parte desse protocolo.

C) precipitação de um sólido branco.

✅ Correta: é exatamente o que ocorre quando há Ba²⁺ dissolvido no filtrado — a reação com H₂SO₄ regenera BaSO₄, um sólido branco insolúvel que precipita e permanece visível após os 30 minutos de observação, confirmando a contaminação da amostra por carbonato de bário solúvel em ácido.

D) formação de gás hidrogênio.

❌ Incorreta: não há espécie redutora capaz de reduzir H⁺ a H₂ nesse sistema; os íons envolvidos (Ba²⁺, SO₄²⁻, Cl⁻) não sofrem oxirredução nas condições do teste. A produção de gás (CO₂) já ocorreu antes, na etapa de dissolução do carbonato pelo HCl, e não no filtrado com H₂SO₄.

E) volatilização de gás cloro.

❌ Incorreta: não há oxidação de Cl⁻ a Cl₂ no experimento; isso exigiria um agente oxidante forte, ausente no protocolo. O cloro está presente apenas como HCl/Cl⁻ em solução, servindo apenas para dissolver o carbonato na primeira etapa, sem qualquer reação posterior que libere gás cloro.

🏆 Gabarito: C — a presença de Ba²⁺ solúvel no filtrado é evidenciada pela reação com H₂SO₄, que reforma o sal insolúvel BaSO₄ como um precipitado branco visível.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a alternativa C descreve um evento quimicamente coerente com a reação Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s), que é a única transformação possível entre os reagentes citados no protocolo.
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de trazer contextos reais (aqui, o caso real do Celobar®, 2003) para cobrar conceitos de solubilidade, Kps e testes de identificação de íons — sempre pedindo para o candidato ligar teoria a uma observação experimental concreta (mudança de cor, formação de gás, precipitado, etc.).
• Generalização: sempre que um enunciado de Química descrever um "teste" ou "ensaio" seguido de observação, pergunte-se: quais íons estão presentes e que produto poderia se formar entre eles? Se esse produto for pouco solúvel, o sinal observável será a precipitação (turvação/sólido); se for gás, haverá liberação de bolhas; se envolver oxirredução, pode haver mudança de cor ou liberação de energia.
• Dica de eliminação rápida: elimine de cara alternativas que introduzem elementos "aleatórios" ausentes do sistema químico descrito — aqui, cor rosa (nenhum indicador citado) e gás cloro/hidrogênio (nenhuma espécie redox presente) somem em segundos; reste analisar apenas calor vs. precipitado, e a formação de um sal insolúvel (BaSO₄) claramente aponta para precipitação, não para efeito térmico.
• Conexões: revise também o conceito de produto de solubilidade (Kps) e o efeito do íon comum, além de testes de chama e reações de identificação de cátions/ânions em Química Analítica Qualitativa — temas frequentemente conectados a esse tipo de questão contextualizada.