Questão 87 do ENEM 2012 — Ciências da Natureza

Compreendendo a Reação Química

A questão descreve uma situação prática: a limpeza de um piso com ácido muriático, que é o nome comercial do ácido clorídrico ($HC\ell$). Esse ácido entra em contato com resíduos de cimento, que contêm carbonato de cálcio ($CaCO_3$).

Quando um ácido reage com um sal derivado de um ácido fraco, como um carbonato, ocorre uma reação de dupla troca. Vamos montar a equação dessa reação:

$2 HC\ell_{(aq)} + CaCO_{3(s)} \rightarrow CaC\ell_{2(aq)} + H_2CO_{3(aq)}$

O produto formado, o ácido carbônico ($H_2CO_3$), é extremamente instável em condições ambientes. Assim que é formado, ele se decompõe espontaneamente em água e gás carbônico:

$H_2CO_{3(aq)} \rightarrow H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}$

Portanto, a equação global do processo é:

$2 HC\ell_{(aq)} + CaCO_{3(s)} \rightarrow CaC\ell_{2(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}$

Com isso, já descobrimos a primeira parte da resposta: o gás liberado na efervescência é o dióxido de carbono ($CO_2$). Isso nos permite descartar as alternativas que sugerem o gás hidrogênio ($H_2$).

Identificando o Teste Confirmatório

Agora precisamos de um teste de laboratório para provar que o gás é realmente o $CO_2$. Para isso, precisamos lembrar das propriedades químicas desse gás.

O dióxido de carbono é classificado como um óxido de caráter ácido (pois, ao reagir com água, forma o ácido carbônico). Por ter essa natureza ácida, ele não reagirá com outros ácidos ou com sais neutros, mas reagirá muito bem com bases.

Analisando as soluções propostas nas alternativas restantes para borbulhar o gás:

• $KC\ell$ (cloreto de potássio): É um sal neutro. Não haverá reação.
• $HNO_3$ (ácido nítrico): É um ácido forte. Um óxido ácido não reage com outro ácido.
• $Ba(OH)_2$ (hidróxido de bário): É uma base forte. Aqui ocorrerá uma reação de neutralização!

Quando borbulhamos o $CO_2$ em uma solução aquosa de hidróxido de bário, ocorre a seguinte reação:

$CO_{2(g)} + Ba(OH)_{2(aq)} \rightarrow BaCO_{3(s)} + H_2O_{(l)}$

O produto formado é o carbonato de bário ($BaCO_3$). Este sal é insolúvel em água e se apresenta como um sólido branco. Na prática, ao borbulhar o gás invisível na solução transparente de $Ba(OH)_2$, a mistura ficará imediatamente turva (esbranquiçada) devido à formação desse precipitado. Essa turvação é a evidência visual clássica e inconfundível da presença de $CO_2$.

Conclusão

A fórmula do gás liberado é o $CO_2$ e o teste adequado para confirmar sua presença é borbulhá-lo em uma solução de $Ba(OH)_2$, observando a formação de um precipitado branco.