Questão 121 do ENEM 2019 — Ciências da Natureza

Para resolvermos essa questão, precisamos analisar as condições exigidas pelo enunciado para o descarte correto da mistura na rede de esgoto:

1. Ausência de elementos tóxicos: O texto cita explicitamente que o resíduo deve estar livre de $\text{Pb}$, $\text{Cr}$ e $\text{Hg}$.
2. Neutralidade: A mistura final deve ser neutra, ou seja, todo o ácido e toda a base devem ser consumidos na reação de neutralização, e o sal formado não deve sofrer hidrólise que altere o $\text{pH}$ para valores diferentes de $7$.
3. Volumes iguais: O laboratório dispõe de frascos com volumes iguais para todos os resíduos.

Vamos analisar os resíduos disponíveis:

• I - Solução de $\text{H}_2\text{CrO}_4$ $0,1 \text{ mol/L}$: É um ácido que contém cromo ($\text{Cr}$), um metal pesado e tóxico. Logo, qualquer mistura que utilize o resíduo I não pode ser descartada. Isso já elimina a alternativa A.
• II - Solução de $\text{NaOH}$ $0,2 \text{ mol/L}$: É uma base forte. Como cada molécula libera um íon $\text{OH}^-$, a concentração de hidroxilas disponíveis para neutralização é de $0,2 \text{ mol/L}$.
• III - Solução de $\text{HCl}$ $0,1 \text{ mol/L}$: É um ácido forte monoprótico. A concentração de íons $\text{H}^+$ disponíveis é de $0,1 \text{ mol/L}$.
• IV - Solução de $\text{H}_2\text{SO}_4$ $0,1 \text{ mol/L}$: É um ácido forte diprótico (libera dois íons $\text{H}^+$ por molécula). Portanto, a concentração de íons $\text{H}^+$ disponíveis é $2 \times 0,1 = 0,2 \text{ mol/L}$.
• V - Solução de $\text{CH}_3\text{COOH}$ $0,2 \text{ mol/L}$: É um ácido fraco.
• VI - Solução de $\text{NaHCO}_3$ $0,1 \text{ mol/L}$: É um sal de caráter básico.

Como os volumes misturados serão iguais, para obtermos uma solução neutra, a quantidade de matéria (mols) de $\text{H}^+$ deve ser exatamente igual à quantidade de matéria de $\text{OH}^-$. Em outras palavras, precisamos combinar um ácido e uma base que forneçam a mesma concentração de íons $\text{H}^+$ e $\text{OH}^-$.

Vamos testar as alternativas restantes:

• B) II e III: Misturando $\text{NaOH}$ ($0,2 \text{ mol/L}$ de $\text{OH}^-$) com $\text{HCl}$ ($0,1 \text{ mol/L}$ de $\text{H}^+$), haverá excesso de base. A solução final será básica, não neutra.
• C) II e IV: Misturando $\text{NaOH}$ ($0,2 \text{ mol/L}$ de $\text{OH}^-$) com $\text{H}_2\text{SO}_4$ ($0,2 \text{ mol/L}$ de $\text{H}^+$), as quantidades de $\text{H}^+$ e $\text{OH}^-$ são exatamente iguais. Ocorrerá a neutralização total, formando água e sulfato de sódio ($\text{Na}_2\text{SO}_4$). Como o $\text{Na}_2\text{SO}_4$ é um sal derivado de ácido forte e base forte, ele não sofre hidrólise, garantindo que o $\text{pH}$ final seja neutro ($\text{pH} = 7$). Além disso, não há metais tóxicos. Essa é a combinação perfeita!
• D) V e VI: Temos um ácido fraco e um sal básico em concentrações diferentes. A mistura não resultará em uma solução perfeitamente neutra.
• E) IV e VI: Misturando $\text{H}_2\text{SO}_4$ ($0,2 \text{ mol/L}$ de $\text{H}^+$) com $\text{NaHCO}_3$ ($0,1 \text{ mol/L}$), haverá um grande excesso de ácido. A solução final será ácida.

Portanto, a única combinação que atende a todos os requisitos de descarte é a mistura das soluções II e IV.