Questão 120 — ENEM 2022 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Química Ambiental (poluentes atmosféricos, classificação de óxidos, reações ácido-base)
• ⚡ Nível: Médio — não exige cálculo, mas depende de reconhecer o caráter ácido, básico ou neutro dos óxidos listados e aplicar esse conceito a uma situação real de controle de poluição.
• 🎯 Tema/Habilidade: Poluição atmosférica e reatividade química de óxidos no controle de emissões (Competência de Área 5 — Ciências da Natureza).
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Dos cinco gases apresentados no quadro, qual reage com o CaCO₃ do calcário, sendo convertido em um sal sólido?"
• Palavras-chave decisivas: CaCO₃, conversão em sal (composto iônico sólido), purificador químico
• Armadilha típica: associar a resposta à periculosidade do gás — CO é letal por asfixia, O₃ forma a névoa fotoquímica, CH₄ é potente gás de efeito estufa — em vez de julgar a reatividade química específica de cada um com um carbonato. A questão não pergunta "qual é o mais tóxico", e sim "qual sofre neutralização".
• O que a resposta precisa demonstrar: domínio da classificação ácido-base dos óxidos e da lógica de que apenas um óxido ácido reage com uma base (o CaCO₃) para formar sal.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• CaCO₃ como agente básico: o ânion carbonato (CO₃²⁻) é a base conjugada do ácido carbônico (H₂CO₃), um ácido fraco; por isso o calcário sólido se comporta como uma base fraca, capaz de neutralizar espécies ácidas e liberar CO₂.
• Óxidos ácidos: óxidos de ametais cujo átomo central está em nox relativamente alto — enxofre em +4 no SO₂, carbono em +4 no CO₂, nitrogênio em +5 no N₂O₅. Reagem com água formando ácidos e com bases/carbonatos formando sal.
• Óxidos neutros (indiferentes): CO e NO (assim como o N₂O) têm o átomo central em nox baixo — carbono em +2, nitrogênio em +2 — e número ímpar de elétrons de valência; não reagem com água, ácidos ou bases em condições normais, por isso são chamados "indiferentes".
• Ozônio não é um óxido no sentido químico: O₃ é um alótropo do elemento oxigênio, assim como o O₂ — não é a combinação de oxigênio com outro elemento diferente. Sua química é de oxidação e radicais livres, não de neutralização ácido-base.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "purificadores químicos contendo uma pasta de calcário, cujo principal constituinte é o CaCO₃" → o reagente ativo do sistema de purificação é uma substância de caráter básico.
• Evidência 2: "sendo o gás removido por sua conversão em um sal (composto iônico sólido)" → a reação procurada é uma neutralização clássica ácido-base, que retém o poluente como sólido dentro do purificador, em vez de deixá-lo escapar como novo gás.
• Evidência 3 (quadro da questão): o quadro relaciona cinco constituintes secundários — Ozônio (O₃), Metano (CH₄), Dióxido de enxofre (SO₂), Monóxido de carbono (CO) e Monóxido de nitrogênio (NO) — cada um com fontes naturais e antrópicas distintas (descargas elétricas, decomposição de matéria orgânica, gases vulcânicos, queima de combustíveis fósseis, processos industriais).
• Síntese: a tarefa é cruzar a lista do quadro com o conceito de caráter ácido do óxido — apenas o gás cujo óxido é reconhecidamente ácido sofrerá a reação de neutralização com o CaCO₃, formando o sal descrito no enunciado.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Por que o CaCO₃ remove gases ácidos

O calcário funciona como uma "esponja química" para gases ácidos: o ânion carbonato reage com óxidos ácidos (ou com os prótons H⁺ que eles gerariam em água), deslocando CO₂ e formando um novo sal insolúvel. É o mesmo princípio químico usado em antiácidos estomacais e em corretivos de solo ácido — aqui aplicado à purificação de gases industriais e de exaustão.

Subpasso 4.2 — Classificando os cinco gases do quadro

| Gás | Fórmula | Nox do átomo central | Classificação | Reage com CaCO₃? |

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

| Ozônio | O₃ | não se aplica (alótropo, não é óxido) | — | Não |

| Metano | CH₄ | não se aplica (hidrocarboneto, não é óxido) | — | Não |

| Dióxido de enxofre | SO₂ | S = +4 | Óxido ácido | Sim |

| Monóxido de carbono | CO | C = +2 | Óxido neutro | Não |

| Monóxido de nitrogênio | NO | N = +2 | Óxido neutro | Não |

Subpasso 4.3 — Escrevendo e conferindo a equação química

CaCO₃(s) + SO₂(g) → CaSO₃(s) + CO₂(g)

Conferindo átomo a átomo: 1 Ca e 1 C de cada lado; oxigênio soma 5 em cada lado (3 do carbonato + 2 do SO₂ = 3 do sulfito + 2 do CO₂); 1 S de cada lado. A equação já sai balanceada na proporção 1:1:1:1. O produto sólido CaSO₃ (sulfito de cálcio) é exatamente o "sal (composto iônico sólido)" citado no enunciado, formado pelo cátion Ca²⁺ e o ânion SO₃²⁻. Em plantas industriais reais, esse sulfito ainda pode ser oxidado a sulfato — 2 CaCO₃(s) + 2 SO₂(g) + O₂(g) → 2 CaSO₄(s) + 2 CO₂(g) — processo conhecido como dessulfurização de gases de combustão (FGD), que gera gesso reaproveitável como subproduto.

Subpasso 4.4 — Verificação

Nenhum dos outros quatro gases forma sal estável com CaCO₃ nessas condições: O₃ e CH₄ sequer são óxidos de um elemento diferente do oxigênio; CO e NO são óxidos neutros, sem caráter ácido para reagir com uma base. O único gás compatível com a descrição do enunciado — reação com CaCO₃ gerando sal iônico sólido — é o SO₂, confirmando a alternativa C.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Ozônio.

❌ Incorreta: O₃ é um alótropo do elemento oxigênio, não um óxido de outro elemento. Reage por mecanismos oxidantes e radicalares (como na destruição por óxidos de nitrogênio na estratosfera), não por neutralização ácido-base, e não forma sal ao contato com CaCO₃.

B) Metano.

❌ Incorreta: CH₄ é um hidrocarboneto apolar, quimicamente inerte frente ao calcário nas condições do purificador. Sua remoção em processos reais ocorre por combustão ou oxidação catalítica, nunca pela formação de um sal iônico.

C) Dióxido de enxofre.

✅ Correta: SO₂ é um óxido ácido (enxofre em nox +4) e reage com o CaCO₃, uma base fraca, numa neutralização que produz CaSO₃, sal iônico sólido — exatamente como descreve o enunciado. Esse é o princípio químico por trás da dessulfurização industrial de gases.

D) Monóxido de carbono.

❌ Incorreta: CO é um óxido neutro (indiferente), com carbono em nox +2. Não reage com água nem com bases/carbonatos em condições normais; por isso não é removido por essa via — sua remoção real ocorre por oxidação catalítica a CO₂, como nos catalisadores automotivos.

E) Monóxido de nitrogênio.

❌ Incorreta: NO também é um óxido neutro (nitrogênio em nox +2). Para adquirir caráter ácido, precisaria antes ser oxidado a NO₂ (nox +4) na atmosfera — só nesse estágio reagiria com água ou base. Sem essa oxidação prévia, o CaCO₃ não o remove.

🏆 Gabarito: C — o SO₂ é o único gás do quadro cujo óxido tem caráter ácido, reagindo com o CaCO₃ básico do calcário para formar CaSO₃, o sal iônico sólido descrito no enunciado.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas o SO₂ atende simultaneamente às duas condições exigidas pelo enunciado — ser um óxido (o que já exclui O₃ e CH₄) e ser um óxido ácido (o que exclui CO e NO, óxidos neutros) — por isso é o único capaz de reagir com o CaCO₃ formando um sal sólido.
• Padrão de cobrança: o ENEM cruza recorrentemente poluição atmosférica com propriedades químicas dos gases (chuva ácida, efeito estufa, camada de ozônio), sempre exigindo que o candidato explique o fenômeno pela química do composto, e não pela simples memorização de "gás bom" versus "gás ruim".
• Generalização: óxidos de ametal com o átomo central em nox alto (SO₂, SO₃, CO₂, NO₂, N₂O₅) tendem a ser ácidos e reagem com bases ou carbonatos; óxidos com o átomo central em nox baixo e número ímpar de elétrons de valência (CO, NO, N₂O) tendem a ser neutros e não reagem.
• Dica de eliminação rápida: pergunte-se "esse gás, dissolvido em água, formaria um ácido?". Se sim (SO₂ → H₂SO₃), ele reage com o CaCO₃; se não (CO, NO) ou se nem for um óxido de outro elemento (O₃, CH₄), ele não reage — esse teste elimina 4 das 5 alternativas em segundos.
• Conexões: chuva ácida e dessulfurização industrial de gases (FGD); catalisadores automotivos que oxidam CO e NOx; diferença entre ozônio troposférico (poluente) e ozônio estratosférico (protetor contra radiação UV).