Questão 115 — ENEM 2021 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Reações Inorgânicas (óxidos, decomposição térmica e carbonatos)
• ⚡ Nível: Médio — exige reconstruir a substância original a partir dos produtos de duas reações encadeadas, e não apenas decorar uma fórmula
• 🎯 Tema/Habilidade: Calcinação de carbonatos e formação de óxidos; competência de interpretar transformações químicas descritas em linguagem textual e traduzi-las em equações
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é a fórmula da substância presente nos sambaquis que, ao ser aquecida, se decompõe em um óxido sólido e um óxido gasoso, sendo que esses óxidos, em água, formam Ca(OH)₂ e H₂CO₃, respectivamente?"
• Palavras-chave decisivas: decomposição térmica, óxido sólido / óxido gasoso, Ca(OH)₂ e H₂CO₃
• Armadilha típica: marcar CaO (alternativa A) por ser o composto citado explicitamente como "óxido sólido" no enunciado — o candidato apressado responde com o produto da reação, não com o reagente que a questão realmente pede.
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de fazer o caminho inverso — partir dos produtos finais (Ca(OH)₂ e H₂CO₃) para identificar os óxidos intermediários e, a partir deles, reconstruir a substância original que sofreu decomposição térmica.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Sambaquis: sítios arqueológicos brasileiros formados por acúmulo de conchas de moluscos. A concha é composta majoritariamente por carbonato de cálcio, CaCO₃, secretado pelo animal como estrutura de proteção.
• Decomposição térmica (calcinação): ao aquecer um carbonato metálico, ele se rompe em um óxido metálico (sólido) e dióxido de carbono (gás): CaCO₃(s) →(Δ) CaO(s) + CO₂(g). É a reação clássica de produção de cal a partir de calcário ou conchas.
• Óxidos básicos e óxidos ácidos em água: um óxido de metal alcalino-terroso, como o CaO, reage com água formando uma base — Ca(OH)₂. Um óxido ácido, como o CO₂, reage com água formando um ácido — H₂CO₃ (ácido carbônico).
• Argamassa e cal: a cal obtida da calcinação de calcário ou de conchas é usada como aglomerante em argamassas — daí a menção do enunciado à produção de "um dos constituintes de argamassas".

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "restos de moluscos" → aponta diretamente para conchas, cujo principal componente químico é o carbonato de cálcio, CaCO₃.
• Evidência 2: "decomposição térmica... resulta na formação de dois compostos apenas: um óxido sólido e um óxido gasoso" → descreve exatamente a calcinação de um carbonato, que se rompe termicamente em apenas dois produtos — o que já elimina substâncias mais complexas como bicarbonatos.
• Evidência 3: "a reação do primeiro com água resulta em Ca(OH)₂, enquanto a reação do segundo resulta em H₂CO₃" → confirma que o óxido sólido é CaO (CaO + H₂O → Ca(OH)₂) e que o óxido gasoso é CO₂ (CO₂ + H₂O → H₂CO₃).
• Síntese: a substância original precisa, ao ser aquecida, liberar exatamente CaO e CO₂. A única que se decompõe termicamente nesses dois produtos, em proporção 1:1, é o carbonato de cálcio, CaCO₃ — o composto das conchas dos sambaquis.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar os dois óxidos formados

O enunciado fornece pistas indiretas: em vez de nomear os óxidos, ele descreve o que acontece quando cada um reage com água. Isso exige "engenharia reversa" das equações:

• Óxido sólido + H₂O → Ca(OH)₂. Para gerar Ca(OH)₂, o óxido precisa fornecer Ca²⁺, na proporção CaO + H₂O → Ca(OH)₂. Logo, o óxido sólido é o óxido de cálcio (CaO).
• Óxido gasoso + H₂O → H₂CO₃. Para gerar o ácido carbônico, o óxido reage como CO₂ + H₂O → H₂CO₃. Logo, o óxido gasoso é o dióxido de carbono (CO₂).

Subpasso 4.2 — Reconstruir a substância original por decomposição térmica

Qual substância, ao sofrer decomposição térmica, produz apenas CaO(s) e CO₂(g)? É justamente a calcinação do carbonato de cálcio:

CaCO₃(s) →(calor) CaO(s) + CO₂(g)

Equação balanceada (1 mol de carbonato gera 1 mol de cada óxido) — base histórica da produção de cal a partir de calcário ou, como neste caso, das conchas de moluscos dos sambaquis.

Subpasso 4.3 — Verificação

Cadeia completa: CaCO₃ (conchas) → calcinação → CaO(s) + CO₂(g) → hidratação → Ca(OH)₂(aq) + H₂CO₃(aq). Todas as informações do enunciado batem com CaCO₃ como substância de partida, e nenhuma outra fórmula das alternativas produz esse par de óxidos por decomposição térmica simples.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) CaO

❌ Incorreta: CaO é um dos produtos da decomposição térmica, não a substância original das conchas. Além disso, CaO reage com água formando apenas Ca(OH)₂ — não geraria o segundo composto (H₂CO₃) mencionado no enunciado, pois não fornece átomos de carbono.

B) CaC₂

❌ Incorreta: o carbeto de cálcio (carbureto de cálcio) não é constituinte biológico de conchas e sua reação característica é com água formando gás acetileno (C₂H₂) e Ca(OH)₂ — não dois óxidos por decomposição térmica simples. Não corresponde à composição química de sambaquis.

C) CaCO₃

✅ Correta: o carbonato de cálcio é o principal componente das conchas de moluscos que formam os sambaquis. Sua decomposição térmica (calcinação) produz exatamente CaO (óxido sólido) e CO₂ (óxido gasoso), que reagem com água formando Ca(OH)₂ e H₂CO₃, respectivamente — batendo com todas as pistas do enunciado.

D) Ca(HCO₃)₂

❌ Incorreta: o bicarbonato de cálcio é solúvel em água e instável, não existindo como sólido estável nas conchas; ele não é o componente estrutural rígido característico de sambaquis, e sua decomposição térmica não segue o padrão simples de dois óxidos descrito no enunciado.

E) Ca(OH)HCO₃

❌ Incorreta: essa fórmula não corresponde a nenhuma substância química real e estável conhecida; não existe como composto definido, o que já a descarta como resposta plausível para uma questão de identificação de substância.

🏆 Gabarito: C — o carbonato de cálcio (CaCO₃) é a substância que, sofrendo calcinação, gera CaO e CO₂, os quais, hidratados, formam Ca(OH)₂ e H₂CO₃ exatamente como descrito no enunciado.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas o CaCO₃ se decompõe termicamente em exatamente dois óxidos (CaO e CO₂) que, hidratados, resultam em Ca(OH)₂ e H₂CO₃ — as demais alternativas ou são produtos intermediários, ou não correspondem à composição real de conchas, ou nem sequer existem como substâncias estáveis.
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente explora a calcinação de carbonatos (calcário, mármore, conchas, cascas de ovo) para testar se o aluno reconhece a equação CaCO₃ → CaO + CO₂ e suas aplicações práticas, como produção de cal para argamassa e cimento.
• Generalização: sempre que um enunciado de Química mencionar "decomposição térmica de material biológico calcário" (concha, casca de ovo, coral, calcário) gerando um óxido sólido e um gasoso, a substância de partida quase certamente é um carbonato — na maioria dos casos, CaCO₃.
• Dica de eliminação rápida: descarte de imediato fórmulas que não sejam substâncias estáveis e reais (como a alternativa E) e descarte produtos de reação citados no próprio enunciado como sendo o óxido resultante (como CaO na alternativa A) — eles não podem ser, ao mesmo tempo, reagente e produto da mesma transformação.
• Conexões: produção industrial de cal virgem e cal hidratada; ciclo do carbonato de cálcio na natureza (calagem de solos, formação de estalactites/estalagmites, conchas e corais); reações ácido-base entre óxidos e água.