A questão 110 do Enem 2023 (caderno azul, Dia 2) é de Ciências da Natureza (Química) e cobra reagente limitante em um gráfico. O gabarito é a alternativa B. Abaixo você confere o enunciado, a resolução passo a passo e por que cada alternativa errada engana tantos candidatos.
Enunciado da questão 110 do Enem 2023
Um assistente de laboratório precisou descartar sete frascos contendo solução de nitrato de mercúrio(I) que não foram utilizados em uma aula prática. Cada frasco continha 5,25 g de Hg2(NO3)2 dissolvidos em água. Temendo a toxidez do mercúrio e sabendo que o Hg2Cl2 tem solubilidade muito baixa, o assistente optou por retirar o mercúrio da solução por precipitação com cloreto de sódio (NaCl), conforme a equação química:
Na dúvida sobre a massa de NaCl a ser utilizada, o assistente aumentou gradativamente a quantidade adicionada
em cada frasco, como apresentado no quadro.
O produto obtido em cada experimento foi filtrado, secado e teve sua massa aferida. O assistente organizou os resultados na forma de um gráfico que correlaciona a massa de NaCl adicionada com a massa de Hg2Cl2 obtida em cada frasco. A massa molar do Hg2(NO3)2 é 525 g mol–1, a do NaCl é 58 g mol–1 e a do Hg2Cl2 é 472 g mol–1.
Qual foi o gráfico obtido pelo assistente de laboratório?
a)
b)
c)
d)
e)
Resolução comentada da questão 110
Matérias necessárias para resolver a questão
- Química Geral (Cálculo Estequiométrico e Reagente Limitante).
- Análise de Gráficos (Funções com patamar constante).
Tema e objetivo geral
Construir um gráfico que represente a quantidade de produto formado em função da quantidade de reagente adicionado, identificando o ponto de equivalência onde o reagente limitante se inverte.
Nível da questão
Difícil.
Justificativa: Exige cálculo preciso de massa para achar o ponto de virada do gráfico. O aluno precisa saber calcular onde a reta crescente para e vira uma reta horizontal (patamar).
Gabarito da questão 110: alternativa B
Letra B
Resumo: A reação consome 5,25 g de Hg₂(NO₃)₂. Pelos cálculos, isso exige exatamente 1,16 g de NaCl para reagir completamente. Até 1,16 g, a massa de produto sobe (reta inclinada). Depois de 1,16 g, o mercúrio acaba e a massa de produto para de subir (reta horizontal). O gráfico B mostra essa quebra exatamente perto de 1,2 g.
Resolução Passo a Passo
Passo 1: o que a questão pede (o mapa da mina)
A Missão:
O assistente tem uma quantidade fixa de nitrato de mercúrio (5,25 g) em cada frasco. Ele vai adicionando quantidades crescentes de sal (NaCl).
Queremos o gráfico: Massa de Precipitado (Eixo Y) versus Massa de Sal Adicionada (Eixo X).
A Analogia Central (O Bolo de Casamento):
Imagine que você tem 100 ovos (Mercúrio) e vai comprando farinha (Sal) aos poucos.
- No começo, cada saco de farinha que você compra vira um bolo. O número de bolos sobe.
- Chega uma hora que os ovos acabam. Adianta comprar mais farinha? Não. O número de bolos para de crescer e fica constante.
O gráfico tem que subir (enquanto tem ovo) e depois ficar reto (quando o ovo acaba). A questão é: Em que ponto exato do eixo X a farinha sobra e os bolos param de aumentar?
Nosso Plano de Ataque:
- Montar a equação balanceada.
- Calcular quanto NaCl (farinha) é preciso para gastar todo o Hg₂(NO₃)₂ (ovos).
- Calcular quanto precipitado (bolo) é formado no máximo.
- Olhar o gráfico que tem a “quebra” (joelho) nesse valor calculado.
Passo 2: reagente limitante
Vamos usar a Estequiometria da Reação:
Equação Balanceada:
1 Hg₂(NO₃)₂ + 2 NaCl → 1 Hg₂Cl₂ + 2 NaNO₃
Massas Molares (dadas):
- Hg₂(NO₃)₂ = 525 g/mol
- NaCl = 58 g/mol
- Hg₂Cl₂ = 472 g/mol
A proporção em massa é:
525 g de Hg₂(NO₃)₂ reagem com (2 x 58) = 116 g de NaCl para produzir 472 g de Hg₂Cl₂.
Passo 3: resolução passo a passo (mão na massa)
Vamos calcular para o nosso frasco real, que tem 5,25 g de Hg₂(NO₃)₂.
1. Quanto NaCl é necessário para reagir com tudo?
Se 525 g precisam de 116 g…
Então 5,25 g precisam de X.
(Note que 5,25 é 100 vezes menor que 525).
Logo, X = 116 / 100 = 1,16 g de NaCl.
O que isso significa?
- Até adicionar 1,16 g de NaCl, a reação continua acontecendo e a massa de precipitado aumenta.
- Passou de 1,16 g de NaCl, o mercúrio acabou. Adicionar mais sal não gera mais produto. O gráfico deve ficar horizontal (constante).
- Portanto, o “joelho” do gráfico (onde a reta inclina para a horizontal) deve estar no X = 1,16 g.
2. Qual é a massa máxima de precipitado (Hg₂Cl₂)?
Se 525 g produzem 472 g…
Então 5,25 g produzem Y.
Y = 472 / 100 = 4,72 g de Hg₂Cl₂.
- O patamar máximo do gráfico deve ser na altura Y = 4,72 g.
Análise dos Gráficos:
- Olhe o eixo X (Massa de NaCl).
- Procure onde a linha para de subir e vira horizontal.
- Gráfico A: Para de subir em X = 0,6. (Errado, precisa ser 1,16).
- Gráfico B: Para de subir um pouquinho antes de 1,2 (parece ser 1,16). E a altura máxima é um pouco abaixo de 5 (parece ser 4,72). É O NOSSO CANDIDATO!
- Gráfico C: Nunca para de subir (reta infinita). Errado, o mercúrio acaba.
- Gráfico D: Começa já com massa alta (não parte do zero). Errado, se não por sal, não tem produto.
- Gráfico E: Começa alto e sobe pouco. Errado.
ARMADILHA CLÁSSICA!
CUIDADO com a interpretação visual rápida!
O gráfico A e o gráfico B têm o mesmo formato (“sobe e para”). A diferença é onde eles param.
O aluno preguiçoso vê que a estequiometria é 1:2 e pode achar que precisa de “o dobro” ou “metade” sem fazer a conta com as massas molares.
A conta 1,16 g é crucial.
- O gráfico A quebra no 0,6 (metade de 1,2). Isso engana quem erra a conta.
- O gráfico B quebra no 1,16 (quase 1,2). Esse é o certo.
A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: O gráfico deve ser uma rampa que começa no zero, sobe até X=1,16 / Y=4,72 e depois vira uma linha horizontal constante.
- Expectativa: Gráfico com ponto de inflexão em X ≈ 1,2.
Passo 4: alternativas comentadas (a autópsia)
a) Gráfico A.
- Diagnóstico do Erro: Ponto de saturação errado.
- Análise: Mostra a reação parando quando se adiciona 0,6 g de NaCl. Nossos cálculos mostram que é preciso 1,16 g para consumir todo o mercúrio. Aqui, sobraria muito mercúrio sem reagir.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
b) Gráfico B.
- Análise: Perfeito.
- O gráfico começa na origem (0,0).
- Cresce linearmente (enquanto há reagente limitante).
- Atinge o platô (constante) quando X está próximo de 1,2 (valor exato 1,16 g).
- A altura do platô é coerente com 4,72 g (perto de 5).
- Conclusão: 🟢 Alternativa correta.
c) Gráfico C.
- Diagnóstico do Erro: Reagente Infinito.
- Análise: A reta continua subindo para sempre. Isso implica que temos mercúrio infinito no frasco para reagir com todo o sal que colocarmos. Falso, o mercúrio é fixo (5,25 g).
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
d) Gráfico D.
- Diagnóstico do Erro: Origem impossível.
- Análise: O gráfico mostra que com 0 g de NaCl já existe cerca de 2,5 g de produto. Impossível. Sem reagente, não há produto (precipitado).
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
e) Gráfico E.
- Diagnóstico do Erro: Origem impossível.
- Análise: Mesmo erro da D, mas começando ainda mais alto (5 g). Viola a lei da conservação da massa e a causalidade.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
Passo 5: resumo e aprendizagem expandida
Em química, tudo tem limite. Quando o reagente limitante acaba, a festa acaba, não importa quanto reagente em excesso você jogue na mistura.
Resumo-flash: ⚡
“Acabou o mercúrio, acabou o precipitado: a reta sobe até o limite estequiométrico e depois dorme (fica horizontal).”
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Esse tipo de gráfico é típico de Titulações. Em laboratório, usamos isso para descobrir concentrações desconhecidas. Se eu não soubesse quanto mercúrio tinha, eu iria adicionando sal até parar de formar precipitado. Medindo o sal gasto (1,16 g), eu calcularia de volta para descobrir os 5,25 g de mercúrio.
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- Para revisar o conteúdo: aula de química geral para o Enem
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