Questão 118 — ENEM 2021 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Reações ácido-base, óxidos e sais, funções orgânicas
• ⚡ Nível: Fácil — exige apenas reconhecer, entre cinco compostos, qual é capaz de reagir com um ácido forte
• 🎯 Tema/Habilidade: Neutralização de resíduos ácidos industriais (H14 — compreender processos químicos aplicados a problemas ambientais)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Entre CaO, K₂SO₄, NaHSO₄, CH₃CH₂OH e C₅H₉CONH₂, qual substância neutraliza o resíduo de ácido sulfúrico antes do descarte?"
• Palavras-chave decisivas: neutralizar, resíduo ácido, tratamento para descarte
• Armadilha típica: confundir "sal" com "substância capaz de neutralizar ácido" — nem todo sal é básico, e um sal com hidrogênio ionizável (como o NaHSO₄) na verdade é ácido, não neutraliza nada.
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar o único composto entre os cinco que se comporta como base (ou óxido básico) forte o bastante para reagir completamente com H₂SO₄ e gerar um produto seguro para descarte.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Neutralização ácido-base (Arrhenius): ácido (libera H⁺ em água) reage com base (libera OH⁻ em água) formando sal + água. Para neutralizar o resíduo de H₂SO₄, é preciso uma espécie capaz de "consumir" o H⁺ do meio.
• Óxidos básicos: óxidos de metais alcalinos e alcalinoterrosos (Na₂O, CaO, MgO, K₂O) reagem com ácidos formando sal + água. O CaO é a base industrial mais usada no tratamento de efluentes ácidos por ser barato e eficiente — a mesma lógica da calagem usada para corrigir solos ácidos.
• Sal neutro × sal ácido: um sal é neutro quando vem de ácido forte + base forte (caso do K₂SO₄) e não altera o pH. Já um sal ácido, como o NaHSO₄, ainda tem hidrogênio ionizável (HSO₄⁻ → H⁺ + SO₄²⁻) e, em vez de neutralizar, acidifica a solução.
• Funções orgânicas neutras: álcoois e amidas não são bases práticas de neutralização de ácidos fortes. O etanol é neutro em água; a amida tem basicidade desprezível porque o par de elétrons do nitrogênio é deslocalizado por ressonância para a carbonila vizinha, indisponível para capturar H⁺.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "resíduo ácido gerado... necessita ser neutralizado" → o problema pede explicitamente uma reação de neutralização, ou seja, a substância escolhida precisa ter caráter básico.
• Evidência 2: "cinco substâncias: CaO, K₂SO₄, NaHSO₄, CH₃CH₂OH e C₅H₉CONH₂" → a questão testa classificação de funções inorgânicas (óxido, sal neutro, sal ácido) e orgânicas (álcool, amida) simultaneamente, forçando o candidato a eliminar por categoria.
• Síntese: o caminho de resolução é classificar cada substância quanto ao seu comportamento em meio aquoso ácido e verificar qual delas de fato consome H⁺ — restando apenas o óxido básico CaO como opção funcional e industrialmente viável.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Classificar as cinco substâncias por função química

• CaO → óxido de cálcio, óxido básico (metal alcalinoterroso + O²⁻).
• K₂SO₄ → sulfato de potássio, sal neutro (ácido forte + base forte).
• NaHSO₄ → hidrogenossulfato de sódio, sal ácido (possui H⁺ ionizável).
• CH₃CH₂OH → etanol, função álcool (grupo –OH ligado a carbono saturado, não a metal).
• C₅H₉CONH₂ → amida (grupo funcional –CONH₂ ligado a uma cadeia carbônica), classe orgânica neutra de baixíssima basicidade.

Subpasso 4.2 — Testar cada uma contra a necessidade de neutralizar H₂SO₄

Escrevendo a reação-candidata para o único composto com caráter básico de fato:

CaO + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O

O óxido básico reage com o ácido forte formando sulfato de cálcio (praticamente insolúvel, fácil de filtrar/decantar) e água — produto seguro para descarte. As demais substâncias não oferecem essa via: K₂SO₄ já é "produto final" de uma neutralização anterior e não reage mais com ácido; NaHSO₄, ao se dissolver, libera mais H⁺; CH₃CH₂OH e C₅H₉CONH₂ são compostos orgânicos sem função ácido-base relevante frente a um ácido mineral forte.

Subpasso 4.3 — Verificação

Confrontando com as alternativas, apenas o óxido básico CaO consome o excesso de H⁺ do resíduo, elevando o pH até a neutralidade e gerando um sal pouco solúvel e ambientalmente seguro (CaSO₄, o próprio gesso). Isso confirma que a alternativa A é a única coerente com o pedido do enunciado.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) CaO

✅ Correta: é um óxido básico. Reage diretamente com o H₂SO₄ (CaO + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O), consumindo o ácido e elevando o pH até a neutralidade — o mesmo processo usado no tratamento de efluentes ácidos e na calagem de solos.

B) K₂SO₄

❌ Incorreta: é um sal neutro, resultante de ácido forte (H₂SO₄) com base forte (KOH). Já "neutralizado" em sua origem, não tem caráter básico residual para reagir com H⁺ adicional.

C) NaHSO₄

❌ Incorreta: é um sal ácido — o ânion HSO₄⁻ ainda tem hidrogênio ionizável (HSO₄⁻ ⇌ H⁺ + SO₄²⁻). Em vez de neutralizar, essa substância aumentaria a acidez do resíduo.

D) CH₃CH₂OH

❌ Incorreta: é um álcool, função orgânica neutra. O –OH do etanol está ligado a carbono, não se comporta como hidroxila de base e não reage de forma significativa com ácidos minerais fortes.

E) C₅H₉CONH₂

❌ Incorreta: é uma amida. Embora o nitrogênio tenha par de elétrons livre, a ressonância com a carbonila vizinha o deslocaliza, tornando as amidas bases extremamente fracas — incapazes de neutralizar com eficiência um ácido forte como o H₂SO₄.

🏆 Gabarito: A — o CaO é o único óxido básico entre as opções, reagindo estequiometricamente com o H₂SO₄ para formar CaSO₄ (sal pouco solúvel, seguro para descarte) e água, cumprindo o objetivo de neutralizar o resíduo ácido.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: entre um óxido básico, um sal neutro, um sal ácido, um álcool e uma amida, apenas o óxido básico tem função química compatível com a neutralização de um ácido forte — por isso a resposta só pode ser CaO (A).
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente cobra o tratamento de resíduos e efluentes como aplicação prática de reações ácido-base, ligando química ambiental a funções inorgânicas (óxidos, ácidos, bases, sais).
• Generalização: para neutralizar qualquer ácido, a substância escolhida precisa ter caráter básico — óxido básico, hidróxido ou, em contexto orgânico, uma base de Brønsted-Lowry razoavelmente forte. Sais neutros e sais ácidos nunca neutralizam ácidos.
• Dica de eliminação rápida: ao ver "sal" na lista, verifique se ele tem hidrogênio ionizável remanescente (sal ácido → descarte) ou se já é produto de ácido forte + base forte (sal neutro → descarte); compostos orgânicos neutros (álcoois, amidas) raramente reagem com ácidos minerais fortes.
• Conexões: calagem de solos ácidos (CaO/CaCO₃ na agricultura); tratamento de drenagem ácida de minas com cal.