Questão 134 — ENEM 2020 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Reações Inorgânicas (óxidos, sais, ácidos e bases) e Química Ambiental
• ⚡ Nível: Médio — exige traduzir critérios verbais do texto (base, baixa solubilidade, sem subprodutos) em filtros químicos objetivos, e não apenas balancear uma equação.
• 🎯 Tema/Habilidade: Neutralização da drenagem ácida de minas — interpretar processos químicos aplicados à remediação ambiental (Química Ambiental / reações ácido-base)
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual equação química representa a reação de uma base sólida, pouco solúvel em água, com o ácido da drenagem, sem gerar subprodutos nocivos?"
• Palavras-chave decisivas: substância básica, baixa solubilidade em meio aquoso, sem geração de subprodutos danosos
• Armadilha típica: marcar a alternativa com CaCO₃ (calcário), por ser o neutralizante mais conhecido na prática de mineração — sem perceber que essa reação libera CO₂ gasoso, o que o enunciado proíbe explicitamente.
• O que a resposta precisa demonstrar: reconhecer qual composto de cálcio é, ao mesmo tempo, básico, pouco solúvel e capaz de neutralizar o H₂SO₄ formando apenas sal e água, sem liberar gás.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Drenagem ácida de minas (DAM): fenômeno em que sulfetos metálicos expostos (como a pirita, FeS₂) reagem com O₂ e H₂O, liberando H⁺ e SO₄²⁻ em solução — formando, na prática, uma solução de ácido sulfúrico diluído que acidifica solos e cursos d'água.
• Neutralização ácido-base: reação entre um ácido e uma base que produz sal e água; se a base for um carbonato ou bicarbonato, produz também CO₂ gasoso como subproduto.
• Óxidos básicos de metais alcalino-terrosos (ex.: CaO): reagem diretamente com ácidos formando sal e água, sem liberar gás — diferente de carbonatos e de metais reativos.
• Solubilidade e reatividade dos compostos de cálcio: Ca(s) metálico é extremamente reativo com água (perigoso); CaO é pouco solúvel e reage de forma controlada com ácidos; CaCO₃ é praticamente insolúvel, mas libera CO₂ ao reagir com ácido forte.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "substância básica, de baixa solubilidade em meio aquoso" → elimina bases fortes e muito solúveis (como NaOH) e direciona para óxidos/sais pouco solúveis de metais alcalino-terrosos, aplicáveis de forma dosada sobre o material sulfetado.
• Evidência 2: "sem a geração de subprodutos danosos ao meio ambiente" → elimina qualquer equação em que apareça gás como produto (CO₂, H₂) ou que não represente, de fato, uma neutralização completa do ácido.
• Síntese: a alternativa correta precisa mostrar um óxido (ou base) pouco solúvel reagindo com H₂SO₄ e formando exclusivamente sal (CaSO₄) e água — nada de gases, nada de íons ácidos remanescentes.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Entendendo a origem do ácido ("a equação química descrita")

A pirita, exposta ao ar e à água em áreas escavadas de mineração, sofre oxidação:

2 FeS₂(s) + 7 O₂(g) + 2 H₂O(l) → 2 Fe²⁺(aq) + 4 SO₄²⁻(aq) + 4 H⁺(aq)

O H⁺ liberado em grande quantidade, junto aos íons sulfato, constitui o ácido sulfúrico (H₂SO₄) diluído da drenagem ácida de minas (DAM), que mobiliza metais pesados e destrói ecossistemas aquáticos a jusante.

Subpasso 4.2 — Traduzindo os requisitos do texto em critérios químicos

O processo de intervenção descrito precisa, simultaneamente:

(i) usar uma substância básica, capaz de neutralizar o H₂SO₄;

(ii) ter baixa solubilidade em água, permitindo aplicação controlada e gradual, sem dissolução abrupta;

(iii) não gerar subprodutos danosos — ou seja, a reação deve resultar apenas em sal + água, sem liberar gases (CO₂, que se acumula em galerias subterrâneas e agrava a pegada de carbono, ou H₂, inflamável).

Percorrendo os compostos de cálcio disponíveis nas alternativas com esses três filtros: o cálcio metálico reage violentamente com água liberando H₂ (falha no critério iii); o carbonato de cálcio neutraliza o ácido, mas libera CO₂ (falha no critério iii); o sulfato de cálcio já é o produto final, não uma base (falha no critério i); o bicarbonato de cálcio não é um sólido estável e sua equação nem envolve o ácido da drenagem (falha nos critérios i e iii). Resta o óxido de cálcio, que satisfaz os três critérios ao mesmo tempo.

Subpasso 4.3 — Verificação por balanceamento

CaO(s) + H₂SO₄(aq) → CaSO₄(aq) + H₂O(l)

• Cálcio: 1 = 1 ✓
• Enxofre: 1 = 1 ✓
• Hidrogênio: 2 = 2 ✓
• Oxigênio: 1 (CaO) + 4 (H₂SO₄) = 5 | 4 (CaSO₄) + 1 (H₂O) = 5 ✓

A equação está corretamente balanceada, representa uma neutralização clássica de óxido básico com ácido forte (sal + água) e cumpre integralmente as três exigências do enunciado.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Ca (s) + 2 H₂O (l) → Ca(OH)₂ (aq) + H₂ (g)

❌ Incorreta: essa equação nem envolve o H₂SO₄ da drenagem — é apenas a reação do cálcio metálico com água, liberando gás hidrogênio (H₂), inflamável e perigoso, exatamente o tipo de "subproduto danoso" que o enunciado exclui. Além disso, cálcio metálico não é a "substância básica pouco solúvel" descrita: é um metal reativíssimo, incompatível com manuseio seguro em larga escala.

B) CaO (s) + H₂SO₄ (aq) → CaSO₄ (aq) + H₂O (l)

✅ Correta: o óxido de cálcio (cal virgem) é um óxido básico sólido, de baixa solubilidade em água, que reage diretamente com o ácido sulfúrico da drenagem formando apenas sulfato de cálcio (gesso) e água — sem liberar gás ou qualquer subproduto nocivo. É a única equação que reúne, ao mesmo tempo, caráter básico, baixa solubilidade e ausência de subprodutos danosos.

C) CaCO₃ (s) + H₂SO₄ (aq) → CaSO₄ (aq) + H₂O (l) + CO₂ (g)

❌ Incorreta: o carbonato de cálcio (calcário) é de fato pouco solúvel e usado na prática para corrigir solos e águas ácidas, mas sua reação com ácido forte libera CO₂ gasoso como subproduto — o que contraria diretamente a condição "sem a geração de subprodutos" do enunciado. É a alternativa "armadilha": quimicamente plausível e realista, mas não atende ao critério textual específico.

D) CaSO₄ (s) + H₂SO₄ (aq) → Ca²⁺ (aq) + 2 H⁺ (aq) + 2 SO₄²⁻ (aq)

❌ Incorreta: essa equação não é uma neutralização — é a dissociação do próprio sulfato de cálcio em meio ácido, e o produto ainda contém H⁺ livre em solução, ou seja, o caráter ácido permanece. CaSO₄ não é uma base; é o produto que se espera obter ao final do processo, não o reagente neutralizante.

E) Ca(HCO₃)₂ (s) + 2 H₂O (l) → Ca(OH)₂ (aq) + 2 H₂O (l) + 2 CO₂ (g)

❌ Incorreta: o bicarbonato de cálcio não existe como sólido estável (só é conhecido em solução aquosa), e a equação sequer envolve o H₂SO₄ da drenagem — descreve uma decomposição hipotética, não uma reação de neutralização. Além disso, produz CO₂(g), outro subproduto gasoso vedado pelo enunciado.

🏆 Gabarito: B — CaO é o único reagente simultaneamente básico, pouco solúvel em água e capaz de neutralizar o H₂SO₄ da drenagem ácida sem formar subprodutos gasosos ou nocivos, gerando apenas sulfato de cálcio (gesso) e água.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: B é a única alternativa em que os três critérios do texto — caráter básico, baixa solubilidade e ausência de subprodutos — se cumprem simultaneamente numa equação balanceada e quimicamente coerente.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma cruzar Química Ambiental com reações inorgânicas (ácido-base, óxidos, sais), exigindo que o estudante traduza um texto técnico em critérios químicos objetivos, em vez de apenas reconhecer "de cor" a equação mais famosa de neutralização.
• Generalização: sempre que o enunciado pedir uma reação "sem subprodutos" ou "sem liberação de gases", desconfie de qualquer alternativa envolvendo carbonatos ou bicarbonatos reagindo com ácidos fortes — eles quase sempre liberam CO₂.
• Dica de eliminação rápida: primeiro elimine as equações que não representam neutralização real do ácido do enunciado (D não neutraliza; E nem reage com H₂SO₄); depois elimine as que liberam gás (A por H₂, C por CO₂); sobra a única equação que forma apenas sal + água.
• Conexões: o tema se conecta a Química Ambiental (remediação de solos e águas contaminadas), estequiometria de reações ácido-base e classificação de óxidos (básicos, ácidos, anfóteros, neutros) — assuntos recorrentes nas questões de Ciências da Natureza do ENEM.