Questão 78 — ENEM 2016Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Equilíbrio ácido-base (constantes Ka/Kb) e força relativa de ácidos e bases de Brønsted-Lowry
• ⚡ Nível: Difícil — exige primeiro classificar cada substância como ácida ou básica a partir da equação de equilíbrio, e só depois comparar constantes em notação científica; quem pula a primeira etapa cai direto na pegadinha
• 🎯 Tema/Habilidade: Constantes de equilíbrio ácido-base aplicadas a um problema ambiental (neutralização de gases poluentes/chuva ácida) — competência de interpretar dados químicos tabulados e relacioná-los a um contexto tecnológico
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "qual substância, dissolvida em água, é capaz de neutralizar com mais eficiência os gases ácidos borbulhados na solução?"
• Palavras-chave decisivas: maior eficiência, gases poluentes (que causam chuva ácida), constante de equilíbrio
• Armadilha típica: escolher a substância com o maior número absoluto na coluna de constante sem antes verificar se aquele equilíbrio produz H₃O⁺ (comportamento ácido) ou OH⁻ (comportamento básico). O hidrogenosulfato de potássio tem, isoladamente, a maior constante de toda a tabela — e é justamente a armadilha da questão.
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de (1) reconhecer que um gás ácido só é neutralizado por uma base, (2) filtrar da tabela apenas as substâncias que liberam OH⁻ em água, e (3) comparar corretamente as constantes (Kb) dessas bases para identificar a mais forte.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Chuva ácida: fenômeno causado por óxidos ácidos (principalmente SO₂ e SO₃) que, ao se dissolverem na água da atmosfera, formam ácidos (H₂SO₃, H₂SO₄) e reduzem o pH da precipitação. A borracha vulcanizada tem suas cadeias reticuladas por átomos de enxofre, por isso a queima do pneu libera compostos sulfurados que se oxidam a esses gases.
• Ácido e base de Brønsted-Lowry: ácido é a espécie que doa H⁺ à água, gerando H₃O⁺; base é a espécie que recebe H⁺ da água, gerando OH⁻. A própria equação de equilíbrio da tabela já denuncia o caráter de cada substância, antes mesmo de olhar o valor numérico da constante.
• Constante de equilíbrio como medida de força: quanto maior o Ka, mais forte (mais ionizado) é o ácido; quanto maior o Kb, mais forte (mais hidrolisada) é a base. Para neutralizar um poluente ácido, interessa a base com o maior Kb, pois seu equilíbrio está mais deslocado para a formação de OH⁻, consumindo H₃O⁺ com mais eficácia.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "gases... poluentes e provocam a chuva ácida" → ao entrarem em contato com a água da solução, esses gases geram H₃O⁺; logo, a substância dissolvida precisa consumi-lo, ou seja, precisa se comportar como base.
• Evidência 2: o quadro traz, para cada substância, a equação de equilíbrio em água — o produto dela revela se é ácida (produz H₃O⁺: fenol e hidrogenosulfato de potássio) ou básica (produz OH⁻: piridina, metilamina e hidrogenofosfato de potássio).
• Síntese: eliminam-se primeiro as duas substâncias ácidas; entre as três básicas restantes, compara-se o Kb para achar a que desloca mais o equilíbrio para OH⁻, neutralizando mais gás ácido por mol dissolvido.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Classificar cada substância em ácida ou básica pela equação

Reproduzindo o quadro oficial da prova:

| Substância | Equilíbrio em solução aquosa | Constante |

|---|---|---|

| Fenol | C₆H₅OH + H₂O ⇌ C₆H₅O⁻ + H₃O⁺ | Ka = 1,3 × 10⁻¹⁰ |

| Piridina | C₅H₅N + H₂O ⇌ C₅H₅NH⁺ + OH⁻ | Kb = 1,7 × 10⁻⁹ |

| Metilamina | CH₃NH₂ + H₂O ⇌ CH₃NH₃⁺ + OH⁻ | Kb = 4,4 × 10⁻⁴ |

| Hidrogenofosfato de potássio | HPO₄²⁻ + H₂O ⇌ H₂PO₄⁻ + OH⁻ | Kb = 2,8 × 10⁻² |

| Hidrogenosulfato de potássio | HSO₄⁻ + H₂O ⇌ SO₄²⁻ + H₃O⁺ | Ka = 3,1 × 10⁻² |

Repare: fenol e hidrogenosulfato de potássio produzem H₃O⁺ nos produtos — são ácidos. Um ácido não neutraliza um gás ácido; pelo contrário, reforçaria (ainda que pouco, no caso do fenol) a acidez da solução. As alternativas A e E já podem ser descartadas nesta etapa, independentemente do valor numérico da constante.

Subpasso 4.2 — Comparar a força das três bases (Kb)

Piridina, metilamina e hidrogenofosfato de potássio produzem OH⁻ ao reagir com água — são bases de Brønsted-Lowry, capazes de neutralizar o H₃O⁺ formado quando o gás ácido se dissolve na solução (H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O). Quanto maior o Kb, mais deslocado para a direita está o equilíbrio, ou seja, mais OH⁻ a substância libera por mol dissolvido, e maior sua eficiência de captura:

Piridina (1,7 × 10⁻⁹) < Metilamina (4,4 × 10⁻⁴) < Hidrogenofosfato de potássio (2,8 × 10⁻²)

O hidrogenofosfato de potássio é a base mais forte entre as três — seu Kb é cerca de 64 vezes maior que o da metilamina e cerca de 16 milhões de vezes maior que o da piridina.

Subpasso 4.3 — Verificação

A substância procurada precisa, simultaneamente, (i) ser básica (produzir OH⁻) e (ii) ter o maior Kb entre as básicas. O hidrogenofosfato de potássio atende às duas exigências: seu equilíbrio gera OH⁻ e sua constante (2,8 × 10⁻²) é a maior entre as substâncias básicas — maior inclusive que o Ka do hidrogenosulfato de potássio (3,1 × 10⁻²), que não conta porque este último é ácido, não base. Confirma-se que a alternativa correta é a letra D.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) fenol.

❌ Incorreta: o equilíbrio do fenol produz H₃O⁺ (C₆H₅OH + H₂O ⇌ C₆H₅O⁻ + H₃O⁺), ou seja, comporta-se como ácido em água, ainda que extremamente fraco (Ka = 1,3 × 10⁻¹⁰). Uma substância ácida não neutraliza outro composto ácido; ela reforçaria, ainda que discretamente, o caráter ácido da solução — o oposto do exigido.

B) piridina.

❌ Incorreta: é de fato uma base (produz OH⁻), mas a mais fraca das três, com Kb = 1,7 × 10⁻⁹. Seu equilíbrio está fortemente deslocado para os reagentes, gerando pouquíssimo OH⁻ por mol dissolvido — funcionaria, mas com eficiência muito inferior à do hidrogenofosfato de potássio.

C) metilamina.

❌ Incorreta: também é base, mais forte que a piridina (Kb = 4,4 × 10⁻⁴), o que a torna tentadora por ser a amina "mais familiar". Porém seu Kb ainda é cerca de 64 vezes menor que o do hidrogenofosfato de potássio (2,8 × 10⁻²), tornando-a menos eficiente para consumir o H₃O⁺ dos gases ácidos.

D) hidrogenofosfato de potássio.

✅ Correta: o íon HPO₄²⁻ reage com água formando H₂PO₄⁻ e OH⁻ — comporta-se como base — e apresenta o maior Kb (2,8 × 10⁻²) entre todas as substâncias básicas do quadro. Libera mais íons OH⁻ por mol dissolvido para neutralizar o H₃O⁺ dos gases poluentes, sendo a mais eficiente das cinco opções.

E) hidrogenosulfato de potássio.

❌ Incorreta: apesar de ter o maior valor absoluto de constante de toda a tabela (3,1 × 10⁻²), o equilíbrio do HSO₄⁻ produz H₃O⁺ (HSO₄⁻ + H₂O ⇌ SO₄²⁻ + H₃O⁺), caracterizando-o como ácido, não base. É a pegadinha central da questão: quem escolhe o maior número sem checar se a reação forma H₃O⁺ ou OH⁻ acaba marcando esta alternativa por engano.

🏆 Gabarito: D — o hidrogenofosfato de potássio é a única substância da tabela que reúne, ao mesmo tempo, caráter básico (libera OH⁻ em água) e a maior constante de equilíbrio entre as bases (Kb = 2,8 × 10⁻²), sendo por isso a mais eficiente para neutralizar os gases ácidos responsáveis pela chuva ácida.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a letra D reúne caráter básico e maior força de base ao mesmo tempo; as demais ou são ácidas (A e E) ou são bases comprovadamente mais fracas (B e C).
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma testar equilíbrio ácido-base com uma tabela trazendo a equação de ionização/hidrólise ao lado da constante numérica, exigindo classificar (ácido x base) pela equação antes de comparar magnitudes.
• Generalização: em qualquer questão com Ka/Kb, veja qual espécie aparece nos produtos: H₃O⁺ indica ácido, OH⁻ indica base. Só então compare os valores, lembrando que constante maior = espécie mais forte (mais ionizada/hidrolisada).
• Dica de eliminação rápida: escaneie a coluna "equilíbrio em solução aquosa" antes dos números — risque toda substância cujo produto seja H₃O⁺, pois ela jamais neutralizará um gás ácido. Isso elimina metade das alternativas em segundos.
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em tratamento de gases de chaminés industriais (lavagem de SO₂/SO₃ com soluções de cal ou carbonato) e em hidrólise salina, que também usa constantes de equilíbrio para prever se um sal em água resulta em solução ácida, básica ou neutra.