Questão 114 — ENEM 2025 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Eletroquímica (pilha seca de Leclanché) e Físico-Química (solubilidade de gases em função da temperatura)
• ⚡ Nível: Médio — a interpretação é simples, mas exige cruzar eletroquímica com o efeito da temperatura sobre a solubilidade de gases.
• 🎯 Tema/Habilidade: Funcionamento da pilha seca e influência de fatores físico-químicos sobre o fluxo de corrente (competência de aplicar conceitos químicos a fenômenos do cotidiano).
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Por que resfriar a pilha no congelador devolve, por alguns minutos, sua capacidade de gerar corrente?"
• Palavras-chave decisivas: produção do gás (NH₃), impede o fluxo de corrente, baixa temperatura (congelador)
• Armadilha típica: confundir "dar sobrevida" com "recarregar" a pilha, ou achar que o frio simplesmente para a reação química.
• O que a resposta precisa demonstrar: que o frio atua sobre o gás amônia já produzido, removendo-o do caminho da corrente sem inverter nem cessar as reações.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Pilha seca (Leclanché): o ânodo de zinco oxida (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻) e o cátodo de MnO₂ reduz, consumindo NH₄⁺ e liberando NH₃ gasoso. É uma reação espontânea e irreversível — pilha comum não recarrega.
• Efeito da amônia gasosa: as bolhas de NH₃ (g) que se acumulam junto ao cátodo formam uma camada isolante (polarização gasosa) que interrompe o contato iônico e "trava" a corrente.
• Solubilidade de gases × temperatura: para gases, a solubilidade aumenta quando a temperatura diminui (menos energia cinética, o gás permanece dissolvido). É o mesmo princípio do refrigerante gelado que retém mais CO₂.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "o aumento na produção do gás vai impedindo o fluxo de corrente elétrica no interior da pilha" → o problema não é falta de reagente, e sim o NH₃ (g) obstruindo o meio interno.
• Evidência 2: "ao colocar a pilha no congelador, ela ganha uma sobrevida" → o frio deve reverter justamente a obstrução gasosa, sem energia externa (logo, não recarrega).
• Síntese: se o gás é o vilão e o frio é o remédio, o mecanismo só pode ser o aumento da solubilidade do NH₃ a baixa temperatura, que o redissolve e desobstrui o caminho da corrente.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a causa da falha

A semirreação catódica produz NH₃ (g). Quando esse gás se acumula, cria-se uma barreira gasosa no interior da pilha que impede o transporte de íons e, portanto, o fechamento do circuito. A pilha "morre" por polarização, não por esgotamento total dos reagentes.

Subpasso 4.2 — Aplicar o efeito da temperatura

Resfriar no congelador reduz a temperatura. Para gases dissolvidos, vale a regra: ↓ T ⇒ ↑ solubilidade. Assim, parte do NH₃ que estava em forma de bolhas volta a se dissolver no eletrólito. Com menos gás obstruindo, o contato iônico é restabelecido e a corrente volta a fluir por alguns minutos.

Subpasso 4.3 — Verificação

O mecanismo é coerente com a "sobrevida temporária": nada de recarga (não há fonte externa), nada de inversão de reações, nada de a reação parar. Apenas o gás foi reabsorvido pelo meio. Isso corresponde exatamente à alternativa A.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) a solubilidade do gás aumenta em baixa temperatura e restabelece o fluxo de elétrons.

✅ Correta: em baixa temperatura a solubilidade dos gases aumenta, o NH₃ se redissolve, as bolhas isolantes somem e o transporte de carga é retomado.

B) as condições reacionais de oxidação e redução se invertem e promovem a recarga da pilha.

❌ Incorreta: a pilha seca é uma célula galvânica irreversível; o frio não fornece energia elétrica externa, logo não há inversão das semirreações nem recarga.

C) o gás amônia sofre expansão ao ser resfriado e libera o fluxo de elétrons pela barra de grafita.

❌ Incorreta: gases contraem ao serem resfriados (não expandem). Além disso, a solução é reabsorver o gás, não deslocá-lo pela grafita.

D) a produção dos gases em temperatura baixa cessa e possibilita a continuidade da passagem da corrente.

❌ Incorreta: o frio apenas desacelera a cinética, não interrompe a reação; o que restabelece a corrente é a redissolução do gás já formado, não a suspensão de sua produção.

E) a presença de bolhas de gás no interior da pilha aumenta e restabelece o fluxo de elétrons do cátodo para o ânodo.

❌ Incorreta: mais bolhas significa mais obstrução — o oposto do que reativa a pilha. O efeito buscado é justamente diminuir as bolhas.

🏆 Gabarito: A — o frio aumenta a solubilidade do NH₃, que se redissolve no eletrólito, elimina a barreira gasosa e restabelece temporariamente o fluxo de corrente.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a alternativa A explica o fenômeno sem violar a irreversibilidade da pilha e respeitando a regra de solubilidade de gases (↓T ⇒ ↑solubilidade).
• Padrão de cobrança: o ENEM adora ligar um fato do cotidiano ("pilha no congelador", "refrigerante gelado espuma menos") a um princípio físico-químico de solubilidade de gases.
• Generalização: gases são sempre mais solúveis em líquidos frios e menos solúveis em líquidos quentes; pressão alta também favorece a solubilidade (Lei de Henry).
• Dica de eliminação rápida: corte de imediato B (recarga é impossível em pilha comum), C (gás resfria e contrai, não expande) e E (mais bolhas piora); sobram A e D — e D erra ao dizer que a reação "cessa".
• Conexões: polarização de pilhas, Lei de Henry, células galvânicas × eletrolíticas.