Questão 91, caderno azul do ENEM 2019 – DIA 2

Para realizar o desentupimento de tubulações de esgotos residenciais, é utilizada uma mistura sólida comercial que contém hidróxido de sódio (NaOH) e outra espécie química pulverizada. Quando é adicionada água a essa mistura, ocorre uma reação que libera gás hidrogênio e energia na forma de calor, aumentando a eficiência do processo de desentupimento. Considere os potenciais padrão de redução (E^o) da água e de outras espécies em meio básico, expressos no quadro.

Qual é a outra espécie que está presente na composição da mistura sólida comercial para aumentar sua eficiência?

A) Al

B) Co

C) Cu(OH)₂

D) Fe(OH)₂

E) Pb

✍ Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão

Eletroquímica (Potenciais Padrão de Redução e Oxidação)
Reações de Oxirredução (Redox)
Espontaneidade de Reações (Delta E > 0)

Tema/Objetivo Geral:
A questão avalia a capacidade de selecionar um reagente químico com base em critérios de eficiência energética e espontaneidade. O aluno deve interpretar uma tabela de potenciais de redução, converter esses dados para potenciais de oxidação e identificar qual metal reage vigorosamente com a água para liberar calor e gás, conforme descrito no contexto de um desentupidor comercial.

Nível da Questão: Médio

A questão é classificada como média porque exige um passo lógico fundamental que não está explícito: a inversão dos sinais dos potenciais. O aluno precisa perceber que a tabela fornece a tendência de ganhar elétrons (redução), mas o reagente procurado deve doar elétrons (oxidar). Além disso, deve-se distinguir entre metais puros e seus compostos já oxidados.

Gabarito: A

Esta alternativa está correta pois o Alumínio (Al) apresenta o maior potencial de oxidação entre as opções metálicas. Ao reagir com a água em meio básico, ele gera uma diferença de potencial positiva e alta, resultando em uma reação espontânea, exotérmica e com intensa liberação de gás hidrogênio.

1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)

Decodificação do Objetivo:
Nossa missão é atuar como um químico forense analisando a fórmula de um produto comercial. O enunciado descreve um “ingrediente secreto” sólido que, ao tocar na água junto com soda cáustica, causa uma reação violenta (libera gás e esquenta muito). Precisamos olhar para os suspeitos na tabela e descobrir qual deles tem a “força química” necessária para provocar esse caos controlado dentro do cano.

Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine uma bateria ou pilha. Para ela funcionar e gerar energia, alguém precisa puxar elétrons e alguém precisa empurrar elétrons. A água já está lá querendo puxar (reduzir). O nosso ingrediente secreto precisa ser um doador compulsivo de elétrons (oxidar).
Pense nisso como um Leilão de Generosidade: A água pergunta “Quem quer me dar elétrons?”. O metal que gritar “EU QUERO!” com mais força (maior voltagem de oxidação) é o que fará a reação acontecer mais rápido e liberar mais calor.

Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação):
Nossa investigação seguirá uma cadeia lógica de funcionamento e consequência:

Quem é a “Vítima”? Identificar o potencial da água na tabela (ela vai sofrer redução, ou seja, ganhar elétrons).
Quem são os Suspeitos? Converter os valores da tabela (que mostram quem gosta de ganhar) para descobrir quem gosta de perder elétrons (oxidação).
O Teste de Fogo (Cálculo da DDP): Somar a vontade da água de ganhar com a vontade do metal de perder. O resultado (ddp) tem que ser positivo e alto para justificar a eficiência do produto.

2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)

Função Pedagógica: Organizar os dados brutos em uma ferramenta visual de decisão rápida.

Para este caso, a ferramenta ideal é a TABELA DE INVERSÃO TÁTICA.
O enunciado nos deu potencias de Redução (E red), mas para encontrar um doador de elétrons, precisamos do Potencial de Oxidação (E ox).

Regra de Conversão:
E(oxidação) = – E(redução)
(Basta inverter o sinal).

Suspeito (Espécie Química)	Potencial de Redução (Tabela)	Potencial de Oxidação (A Força de Doar)	Veredito Inicial
ÁGUA (H2O)	-0,83 V	(Ela recebe, mantém o valor)	Agente Oxidante
Cobre (Cu)	-0,22 V	+0,22 V	Muito Fraco 🐢
Chumbo (Pb)	-0,58 V	+0,58 V	Fraco 🐌
Cobalto (Co)	-0,73 V	+0,73 V	Fraco 🐕
Ferro (Fe)	-0,88 V	+0,88 V	Moderado 🐎
Alumínio (Al)	-2,33 V	+2,33 V ⚡	SUPER FORTE 🚀

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Função Pedagógica: Cruzar os dados da ferramenta com a realidade química para chegar ao culpado.

Execução Sequencial:

O Cenário: A reação precisa ser espontânea. Isso significa que a soma dos potenciais (ddp global) deve ser maior que zero (Delta E > 0).
A Barreira da Água: A água “cobra” -0,83 V para aceitar elétrons.
O Cálculo da Eficiência: Vamos testar o nosso candidato mais forte, o Alumínio (Al), e compará-lo com a barreira da água.Delta E = E redução (água) + E oxidação (Al)
Delta E = -0,83 V + 2,33 V
Delta E = +1,50 VResultado: Temos um valor altamente positivo. Isso indica uma reação muito espontânea, que libera muita energia livre (o que explica o aquecimento mencionado no texto) e libera gás hidrogênio rapidamente.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
Muito cuidado com as alternativas C e D (Cu(OH)2 e Fe(OH)2).
O erro sedutor aqui é olhar para a tabela, ver “Ferro” ou “Cobre” e marcar a alternativa que tem esses nomes.
O problema: Essas alternativas mostram hidróxidos (o metal já reagiu, já perdeu elétrons, está com Nox positivo). Um “ex-rico” que já doou todo seu dinheiro não pode doar mais nada. Para a reação ocorrer, precisamos do metal sólido puro (rico em elétrons), e não do seu resto mortal (hidróxido).

A Bússola (O Perfil do Culpado):

Síntese do raciocínio: Buscamos um metal sólido (não um composto iônico) que possua um potencial de oxidação alto o suficiente para superar a barreira de redução da água (-0,83V) e gerar uma ddp robusta.
Expectativa: A resposta deve ser o Alumínio metálico (Al).

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

A) Al

Análise de Correspondência: Exato. O alumínio metálico tem o maior potencial de oxidação da lista (+2,33 V). A ddp resultante (+1,50 V) confirma que ele reage vigorosamente com a água em meio básico, liberando o calor e o gás necessários para o desentupimento.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.

B) Co

Diagnóstico do Erro: Insuficiência Energética. Ao fazer as contas: -0,83 V (água) + 0,73 V (Co) = -0,10 V. O resultado negativo indica que a reação não é espontânea. O cobalto não tem “força” para reagir com a água nessas condições.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

C) Cu(OH)2

Diagnóstico do Erro: Impossibilidade Química (Estado de Oxidação). O hidróxido de cobre contém íons Cu2+. Ele já está oxidado. Não pode funcionar como o agente redutor (doador de elétrons) que a reação exige. É como tentar tirar água de uma pedra seca.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

D) Fe(OH)2

Diagnóstico do Erro: Impossibilidade Química (Estado de Oxidação). Mesmo caso da alternativa C. O hidróxido de ferro II já está oxidado. Além disso, mesmo se fosse ferro metálico (Fe), a ddp seria apenas +0,05 V, uma reação muito fraca para um produto comercial eficiente.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

E) Pb

Diagnóstico do Erro: Insuficiência Energética. Cálculo: -0,83 V + 0,58 V = -0,25 V. A reação não ocorre espontaneamente. O chumbo é “preguiçoso” demais para doar elétrons para a água.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Frase de Fechamento:
O mistério foi resolvido: o Alumínio é o parceiro explosivo que a água precisava, garantindo a eficiência do desentupidor através de sua generosidade eletrônica extrema.

Resumo-flash (A Imagem Mental):
🔋 Para desentupir com pressão, escolha o metal com maior doação (potencial de oxidação)!

🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
A reação que acabamos de ver (Al + NaOH + H2O -> H2) transcende a pia da cozinha e toca no Santo Graal da Energia Limpa: a Economia do Hidrogênio. Um dos maiores obstáculos para veículos movidos a célula de combustível é o perigo e o custo de armazenar gás hidrogênio a pressões extremas (700 bar). Pesquisadores de ponta estudam exatamente essa reação de “corrosão acelerada” para criar sistemas de geração de hidrogênio sob demanda. Imagine um carro que, em vez de um tanque de gás pressurizado (uma bomba em potencial), carrega barras de alumínio inerte e seguro. Ao injetar água e um catalisador básico, o veículo produz seu próprio combustível em tempo real. Assim, o princípio químico que desentope seu esgoto é, na verdade, um candidato tecnológico para resolver o gargalo de armazenamento que impede a descarbonização global do transporte.

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