Questão 100 do ENEM 2020 — Ciências da Natureza

ENEM 2020Ciências da Natureza1ª aplicação

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?

Cl2

CO2

HCl

Resposta correta

Gabarito oficial: alternativa E

Resolução comentada

Para resolver essa questão, precisamos analisar cada pista que o enunciado dá sobre o gás liberado na decomposição térmica do PVC.

Analisando a estrutura e a molécula

O policloreto de vinila (PVC) é um polímero composto por carbono ( $C$ ), hidrogênio ( $H$ ) e cloro ( $Cl$ ) — a estrutura mostra a unidade repetida com dois carbonos ligados a hidrogênios e a um cloro. Portanto, o gás liberado na decomposição térmica deve ser formado a partir desses elementos.

O enunciado afirma que o gás é diatômico heteronuclear:

Diatômico: a molécula tem exatamente dois átomos.
Heteronuclear: os dois átomos são de elementos químicos diferentes.

Com isso já eliminamos algumas alternativas:

$H_2$ (alternativa A) e $Cl_2$ (alternativa B) são diatômicos, mas homonucleares (dois átomos do mesmo elemento).
$CO_2$ (alternativa D) é triatômico (um carbono e dois oxigênios).

Sobram dois candidatos que se encaixam em diatômico heteronuclear: o monóxido de carbono ( $CO$ ) e o cloreto de hidrogênio ( $HCl$ ).

Os testes químicos

Para desempatar, analisamos o comportamento descrito no experimento:

Mudança de cor em solução alcalina: o gás foi borbulhado em solução alcalina (básica) com indicador ácido-base e alterou a cor. Isso mostra que o gás reagiu com a base, ou seja, tem caráter ácido.
Reação com carbonato: em contato com carbonato de sódio ( $Na_2CO_3$ ), o gás liberou gás carbônico ( $CO_2$ ). Essa é a reação clássica de ácido com carbonato.

Avaliando os dois finalistas:

O monóxido de carbono ( $CO$ ) é um óxido neutro: não reage com água, com bases nem com carbonatos. Logo, não é ele.
O cloreto de hidrogênio ( $HCl$ ), ao se dissolver em água, forma o ácido clorídrico, um ácido forte. Ele neutraliza soluções alcalinas e reage com carbonatos, exatamente como descrito:

$2\,HCl_{(aq)} + Na_2CO_{3(aq)} \rightarrow 2\,NaCl_{(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}$

Todas as evidências apontam para o cloreto de hidrogênio ( $HCl$ ) como o gás majoritariamente liberado, o que corresponde à alternativa E.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2020 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.