Questão 100, caderno azul do ENEM 2020

Nos dias atuais, o amplo uso de objetos de plástico gera bastante lixo, que muitas vezes é eliminado pela
população por meio da queima. Esse procedimento é prejudicial ao meio ambiente por lançar substâncias
poluentes. Para constatar esse problema, um estudante analisou a decomposição térmica do policloreto de
vinila (PVC), um tipo de plástico, cuja estrutura é representada na figura.

Para realizar esse experimento, o estudante colocou uma amostra de filme de PVC em um tubo de ensaio e o
aqueceu, promovendo a decomposição térmica. Houve a liberação majoritária de um gás diatômico heteronuclear que foi recolhido em um recipiente acoplado ao tubo
de ensaio. Esse gás, quando borbulhado em solução alcalina diluída contendo indicador ácido-base, alterou a
cor da solução. Além disso, em contato com uma solução aquosa de carbonato de sódio (Na2CO3) liberou gás
carbônico.

Qual foi o gás liberado majoritariamente na decomposição térmica desse tipo de plástico?

A) H2
B) Cl2
C) CO
D) CO2
E) HCl

Resolução Em Texto

📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão

• Química Orgânica (Polímeros, Decomposição Térmica)
• Química Inorgânica (Funções Inorgânicas: Ácidos, Bases, Sais)
• Química Analítica (Indicadores Ácido-Base, Reações Químicas)

🎯 Tema/Objetivo Geral

Identificação de um produto da decomposição térmica do PVC a partir da análise de suas propriedades químicas descritas em um experimento.

📊 Nível da Questão

Médio.
Por quê? A questão exige a integração de conhecimentos de diferentes áreas da química. O aluno precisa, primeiro, inferir a composição química do gás a partir da estrutura do PVC. Depois, precisa usar seu conhecimento sobre reações ácido-base e reações com carbonatos para confirmar a identidade do gás a partir dos testes experimentais descritos.

✅ Gabarito

Alternativa E.
Resumo: A decomposição do PVC libera hidrogênio (H) e cloro (Cl), formando majoritariamente HCl. Os testes confirmam isso: o gás altera a cor de uma solução alcalina com indicador, o que mostra seu caráter ácido. Além disso, reage com carbonato de sódio liberando CO₂, uma reação clássica de ácidos com carbonatos.

Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

Transcrição Essencial 📌

“Qual foi o gás liberado majoritariamente na decomposição térmica desse tipo de plástico?”

O que está sendo pedido?

A questão nos pede para identificar a fórmula química do principal gás produzido quando o plástico PVC é queimado (decomposto termicamente).

Objetivo Cristalino 💎

Nosso objetivo é usar as pistas dadas no enunciado para “descobrir” a identidade do gás. Temos três grandes pistas:

1. A estrutura do polímero que foi queimado (PVC).
2. A descrição do gás (“diatômico heteronuclear”).
3. O comportamento químico do gás nos testes (reação com base e reação com carbonato).

🧠 Você sabe qual é a reação que acontece quando um ácido forte “encontra” um sal como o carbonato de sódio (presente em produtos de limpeza como o bicarbonato de sódio)? A efervescência que você vê é a chave para o problema.

Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdo Necessários

Definição de Termos 🔖

• Policloreto de Vinila (PVC): É um polímero cuja unidade de repetição (monômero) é o cloreto de vinila. Sua fórmula [-CH₂-CHCl-]n mostra que sua estrutura é basicamente uma longa cadeia de carbono, hidrogênio e cloro.
• Decomposição Térmica: É a quebra de uma substância em compostos mais simples pelo aquecimento. No caso do PVC, o calor quebra as ligações C-H e C-Cl.
• Gás Diatômico Heteronuclear:
  • Diatômico: Molécula formada por dois átomos.
  • Heteronuclear: Os átomos são de elementos diferentes.
• Solução Alcalina (ou Básica): Uma solução com pH maior que 7.
• Indicador Ácido-Base: Substância que muda de cor dependendo do pH do meio. Se um gás ácido borbulha em uma solução básica, ele neutraliza a base, fazendo o pH diminuir e a cor do indicador mudar.
• Reação de Ácido com Carbonato: Uma reação característica. Um ácido forte reage com um carbonato (como o Na₂CO₃) para formar um sal, água e gás carbônico (CO₂).
  • Reação Genérica: 2 H⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → H₂O(l) + CO₂(g)

Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema

Contextualização Simplificada 💬

Imagine um cientista-detetive que queimou um pedaço de cano de PVC e coletou um gás misterioso. Para descobrir quem é o “culpado”, ele faz uma série de testes:

1. Análise Estrutural: Ele olha a “impressão digital” do PVC e vê que tem Carbono, Hidrogênio e Cloro. O gás provavelmente é feito desses elementos.
2. Análise Física: Ele vê que a molécula do gás tem dois átomos diferentes (é “diatômico heteronuclear”).
3. Teste 1 (Teste de Acidez): Ele borbulha o gás em uma solução básica com um corante (indicador). A cor muda. Conclusão: o gás é ácido.
4. Teste 2 (Teste do Carbonato): Ele coloca o gás em contato com carbonato de sódio. A mistura ferve, liberando gás carbônico. Conclusão: essa é uma reação típica de ácidos.
   Juntando todas as pistas, o detetive conclui: qual é o gás ácido, formado por dois átomos diferentes, que pode ser feito com H e Cl?

Estratégia Geral 🗺️

Nossa estratégia será um processo de eliminação usando as pistas fornecidas:

1. Eliminar as alternativas que não correspondem à descrição “diatômico heteronuclear”.
2. Entre as restantes, usar a informação da estrutura do PVC.
3. Confirmar a escolha final com os resultados dos testes químicos.

Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio

Passo a Passo Detalhado 👣

Análise das Pistas:

1. A Estrutura do PVC [-CH₂-CHCl-]n: A queima do PVC libera os átomos que o compõem. Os átomos disponíveis são Carbono (C), Hidrogênio (H) e Cloro (Cl). É muito provável que o gás formado seja uma combinação simples desses elementos. A quebra térmica do PVC é conhecida por liberar cloreto de hidrogênio (HCl).
2. “Gás diatômico heteronuclear”: Vamos usar isso para filtrar as alternativas.
   • A) H₂: Diatômico, mas homonuclear (dois átomos iguais). Eliminada.
   • B) Cl₂: Diatômico, mas homonuclear. Eliminada.
   • C) CO: Diatômico e heteronuclear. Possível.
   • D) CO₂: Triatômico (três átomos). Eliminada.
   • E) HCl: Diatômico e heteronuclear. Possível.
     Agora temos apenas duas opções: CO e HCl.
3. Os Testes Químicos (A Prova Final):
   • Teste 1: “borbulhado em solução alcalina […] alterou a cor da solução”. Isso indica que o gás reagiu com a base, ou seja, o gás tem caráter ácido.
   • Teste 2: “em contato com uma solução aquosa de carbonato de sódio […] liberou gás carbônico”. Esta é a reação clássica de um ácido com um carbonato.
   • Analisando os candidatos:
     • CO (Monóxido de Carbono): É um óxido neutro, não tem caráter ácido e não reage com bases ou carbonatos da forma descrita. Eliminado.
     • HCl (Cloreto de Hidrogênio): É um gás que, ao ser borbulhado em água, forma o ácido clorídrico, um ácido forte. Ele reage violentamente com bases e reage com carbonatos liberando CO₂. Confirmado.
       • Reação com base: HCl + NaOH → NaCl + H₂O
       • Reação com carbonato: 2 HCl + Na₂CO₃ → 2 NaCl + H₂O + CO₂

Conclusão: Todas as pistas apontam para o HCl como o gás liberado.

A Armadilha Comum 🚨

A principal armadilha é o aluno pensar em “queima” e associar imediatamente com a produção de CO ou CO₂. Embora a combustão de plásticos possa gerar esses gases, o enunciado dá pistas muito específicas que apontam para outro produto majoritário. É crucial ler e utilizar todas as informações do problema, especialmente os resultados dos testes químicos, que são a chave para diferenciar os candidatos.

Fechamento e Expectativa

A análise lógica e a aplicação dos conhecimentos de reações químicas nos levam inequivocamente à conclusão de que o gás liberado é o HCl.

Passo 5: Análise das Alternativas

🔴 A) H₂ – Hidrogênio. É diatômico, mas homonuclear. Incorreta.

🔴 B) Cl₂ – Cloro gasoso. É diatômico, mas homonuclear. Incorreta.

🔴 C) CO – Monóxido de Carbono. É diatômico e heteronuclear, mas é um óxido neutro, não reage como um ácido. Incorreta.

🔴 D) CO₂ – Dióxido de Carbono. É triatômico. Incorreta.

🟢 E) HCl – Cloreto de Hidrogênio. É diatômico, heteronuclear, forma uma solução ácida em água e reage com carbonatos liberando CO₂. Correta.

Passo 6: Conclusão e Justificativa Final

Resumo do Raciocínio 📝

A identificação do gás liberado na decomposição térmica do PVC foi feita por um processo de eliminação baseado em três evidências. Primeiro, a descrição do gás como “diatômico heteronuclear” reduziu as opções a CO e HCl. Segundo, a análise da estrutura do PVC, rica em hidrogênio e cloro, tornou o HCl um candidato mais provável. Terceiro, e de forma conclusiva, os testes químicos demonstraram o forte caráter ácido do gás (reação com base e com carbonato liberando CO₂), o que é característico do HCl e não do CO (um óxido neutro).

Gabarito Reafirmado 🏅

A alternativa correta é a E.

Resumo Final para Revisão 🔍

A queima de PVC é perigosa porque libera HCl, um gás tóxico e corrosivo que, em contato com a água (inclusive a umidade do ar e dos seus pulmões), forma ácido clorídrico. Lembre-se sempre da reação clássica: Ácido + Carbonato → Sal + Água + Gás Carbônico.