Questão 087, caderno azul do ENEM 2012 ppl Caderno Branco

Ácido muriático (ou ácido clorídrico comercial) é bastante utilizado na limpeza pesada de pisos para remoção de resíduos de cimento, por exemplo. Sua aplicação em resíduos contendo quantidades apreciáveis de CaCO₃ resulta na liberação de um gás. Considerando a ampla utilização desse ácido por profissionais da área de limpeza, torna-se importante conhecer os produtos formados durante seu uso.

A fórmula do gás citado no texto e um teste que pode ser realizado para confirmar sua presença são, respectivamente:

A) CO₂ e borbulhá-lo em solução de KCℓ

B) CO₂ e borbulhá-lo em solução de HNO₃

C) H₂e borbulhá-lo em solução de NaOH

D) H₂ e borbulhá-lo em solução de H₂SO₄

E) CO₂ e borbulhá-lo em solução Ba(OH)₂

✍ Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Funções Inorgânicas (Ácidos e Sais), Reações Inorgânicas (Reação de Dupla Troca e Decomposição), Testes de Identificação de Gases.

Tema/Objetivo Geral: Identificar o produto gasoso de uma reação entre um ácido e um carbonato e conhecer o procedimento experimental para sua identificação.

Nível da Questão: Médio. A questão exige dois conhecimentos específicos da química inorgânica: a previsão do produto de uma reação entre ácido e carbonato e o conhecimento de um teste de laboratório clássico para a identificação do gás carbônico, que pode não ser de conhecimento geral.

Gabarito: Alternativa E. A reação entre o ácido clorídrico (HCl) e o carbonato de cálcio (CaCO₃) produz gás carbônico (CO₂). Este gás, ao ser borbulhado em uma solução de hidróxido de bário (Ba(OH)₂), forma um precipitado branco de carbonato de bário (BaCO₃), confirmando sua presença.

Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

1.1 Transcrição Essencial
“A fórmula do gás citado no texto e um teste que pode ser realizado para confirmar sua presença são, respectivamente:”

1.2 O que está sendo pedido?
A questão pede duas coisas: primeiro, identificar a fórmula química do gás que é liberado quando o ácido muriático reage com resíduos de cimento (CaCO₃); segundo, descrever um teste químico válido que comprove a identidade desse gás.

1.3 Objetivo Cristalino
Nosso objetivo é determinar o par correto (Fórmula do Gás, Teste de Confirmação) que satisfaz as condições da reação química descrita.

1.4 Pergunta de Atenção
Você já se perguntou por que um antiácido efervescente começa a borbulhar assim que entra em contato com a água ou o ácido do estômago? O gás produzido é exatamente o mesmo desta questão!

Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários

2.1 Definição de Termos

Reação de Ácido com Carbonato: É um tipo específico de reação de dupla troca que ocorre quando um ácido (como o HCl) reage com um sal do tipo carbonato (como o CaCO₃). A regra geral é:
Ácido + Carbonato → Sal + Ácido Carbônico (H₂CO₃)
Decomposição do Ácido Carbônico: O ácido carbônico (H₂CO₃) é uma substância extremamente instável. Assim que é formado em solução aquosa, ele se decompõe espontaneamente em água e dióxido de carbono.
H₂CO₃(aq) → H₂O(l) + CO₂(g)
Identificação de Dióxido de Carbono (CO₂): O CO₂ é um óxido de caráter ácido. Por isso, ele reage com bases fortes. Um teste clássico para identificá-lo é borbulhá-lo em uma solução de hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂, conhecida como “água de cal”) ou hidróxido de bário (Ba(OH)₂, “água de barita”). A reação forma um carbonato insolúvel (CaCO₃ ou BaCO₃), que é um sólido branco, deixando a solução turva. A turvação é a evidência positiva da presença de CO₂.

Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema

3.1 Contextualização Simplificada
A questão descreve uma situação prática: um faxineiro joga ácido de limpeza (ácido clorídrico) em um piso com resto de cimento (que contém carbonato de cálcio). Isso faz sair um gás. Precisamos descobrir que gás é esse e, como bons químicos, pensar em um experimento de laboratório para provar, sem sombra de dúvidas, que é ele mesmo.

3.2 Estratégia Geral
Nosso plano de ataque será dividido em duas partes:

Parte 1 (Identificação do Gás): Escrever a equação química da reação entre o ácido clorídrico (HCl) e o carbonato de cálcio (CaCO₃) para descobrir qual gás é produzido.
Parte 2 (Identificação do Teste): Avaliar as opções de teste propostas, procurando aquela que reage com o gás identificado na Parte 1 e produz um resultado visível e característico.

Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio

4.1 Passo a Passo Detalhado
Parte 1: Qual é o gás?

Reagentes: Ácido Clorídrico (HCl) e Carbonato de Cálcio (CaCO₃).
Reação de Dupla Troca: O H⁺ do ácido troca de lugar com o Ca²⁺ do sal.
2 HCl(aq) + CaCO₃(s) → CaCl₂(aq) + H₂CO₃(aq)
Decomposição: O produto ácido carbônico (H₂CO₃) é instável e se quebra.
H₂CO₃(aq) → H₂O(l) + CO₂(g)
Conclusão da Parte 1: O gás liberado é o dióxido de carbono, cuja fórmula é CO₂. Com isso, já podemos eliminar as alternativas (C) and (D), que sugerem o gás hidrogênio (H₂).

Parte 2: Qual é o teste?

Agora sabemos que o gás é CO₂. Precisamos de um teste para ele.
O CO₂ é um óxido ácido. Ele vai reagir com uma base, e não com outros ácidos ou com a maioria dos sais.
Analisando os testes propostos para o CO₂ (Alternativas A, B e E):
- Teste com KCℓ (Alternativa A): KCℓ é um sal neutro. Não há reação.
- Teste com HNO₃ (Alternativa B): HNO₃ é um ácido. Um óxido ácido (CO₂) não reage com outro ácido.
- Teste com Ba(OH)₂ (Alternativa E): Ba(OH)₂ é uma base forte. Ocorrerá a seguinte reação:
  CO₂(g) + Ba(OH)₂(aq) → BaCO₃(s) + H₂O(l)
Resultado Visível: A formação do carbonato de bário (BaCO₃), que é um sólido branco insolúvel, causa a turvação da solução. Esse é um teste confirmatório padrão.

4.3 Possível Armadilha
Uma armadilha comum é pensar que a reação de um ácido sempre libera gás hidrogênio (H₂). Isso só acontece quando o ácido reage com um metal reativo (ex: Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂). Quando o ácido reage com um carbonato, o gás liberado é sempre o dióxido de carbono (CO₂).

4.4 Fechamento e Expectativa
Nosso raciocínio nos levou a identificar o gás como CO₂ e o teste confirmatório como a reação com uma base forte que forma um precipitado. Esperamos encontrar a alternativa que combina “CO₂” com “Ba(OH)₂”.

Passo 5: Análise das Alternativas

5.1 Listagem das Alternativas
A) CO₂ e borbulhá-lo em solução de KCℓ
B) CO₂ e borbulhá-lo em solução de HNO₃
C) H₂ e borbulhá-lo em solução de NaOH
D) H₂ e borbulhá-lo em solução de H₂SO₄
E) CO₂ e borbulhá-lo em solução Ba(OH)₂

5.2 Justificativa Individual

(A) CO₂ e borbulhá-lo em solução de KCℓ. 🔴 Errada. O gás está correto, mas o cloreto de potássio (KCℓ) é um sal neutro e não reagiria com o CO₂ para produzir um resultado visível.
(B) CO₂ e borbulhá-lo em solução de HNO₃. 🔴 Errada. O gás está correto, mas o ácido nítrico (HNO₃) é um ácido e não reagiria com o óxido ácido CO₂.
(C) H₂ e borbulhá-lo em solução de NaOH. 🔴 Errada. O gás liberado não é hidrogênio (H₂), mas sim dióxido de carbono.
(D) H₂ e borbulhá-lo em solução de H₂SO₄. 🔴 Errada. O gás liberado não é hidrogênio (H₂).
(E) CO₂ e borbulhá-lo em solução Ba(OH)₂. 🟢 Correta. O gás é o dióxido de carbono (CO₂) e seu borbulhamento em hidróxido de bário (uma base) forma o precipitado branco de carbonato de bário (BaCO₃), confirmando sua presença.

Passo 6: Conclusão e Justificativa Final

6.1 Resumo do Raciocínio
A reação entre o ácido clorídrico e o carbonato de cálcio libera dióxido de carbono (CO₂) devido à decomposição do ácido carbônico formado inicialmente. A identidade desse gás é comprovada experimentalmente pela sua reação com hidróxido de bário, que resulta na formação de um precipitado branco visível.

6.2 Gabarito Reafirmado
A alternativa correta é a E), que apresenta o gás correto (CO₂) e o teste de identificação apropriado (borbulhar em solução de Ba(OH)₂).

6.3 Resumo Final para Revisão 🔍
Memorize estas duas regras: 1) Ácido + Carbonato → Sal + Água + CO₂. 2) Para identificar o CO₂, borbulhe-o em “água de cal” (Ca(OH)₂) ou “água de barita” (Ba(OH)₂); se a solução ficar turva, o teste é positivo.