Questão 118 do ENEM 2021 — Ciências da Natureza

Para resolvermos essa questão, precisamos entender o objetivo principal: neutralizar um resíduo de ácido sulfúrico ($\text{H}_2\text{SO}_4$). O ácido sulfúrico é um ácido forte e, para que ocorra a sua neutralização, devemos utilizar uma substância que apresente caráter básico.

Vamos analisar as propriedades químicas de cada uma das substâncias disponíveis no laboratório:

• $\text{CaO}$ (Óxido de cálcio): É um óxido metálico formado por um metal alcalinoterroso (cálcio). Óxidos de metais das famílias 1 e 2 da tabela periódica são classificados como óxidos básicos. Eles reagem com a água formando bases (neste caso, o hidróxido de cálcio, $\text{Ca(OH)}_2$) e reagem diretamente com ácidos em uma reação de neutralização, produzindo sal e água. Portanto, essa é a substância ideal para o tratamento do resíduo.

• $\text{K}_2\text{SO}_4$ (Sulfato de potássio): É um sal derivado de uma base forte ($\text{KOH}$) e de um ácido forte ($\text{H}_2\text{SO}_4$). Por isso, não sofre hidrólise e apresenta caráter neutro em solução aquosa. Não serve para neutralizar um ácido.

• $\text{NaHSO}_4$ (Hidrogenossulfato de sódio): É um sal que ainda possui um hidrogênio ionizável proveniente de um ácido forte. Em solução, ele libera íons $\text{H}^+$, apresentando caráter ácido. Adicionar mais ácido ao resíduo apenas agravaria o problema.

• $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$ (Etanol): É um álcool. Os álcoois não se ionizam nem se dissociam em água de forma significativa, apresentando caráter neutro. Logo, não neutralizam ácidos.

• $\text{C}_5\text{H}_9\text{CONH}_2$ (Hexanamida): É uma amida. Diferente das aminas, que são bases orgânicas, as amidas têm um caráter praticamente neutro devido à ressonância do par de elétrons do nitrogênio com o grupo carbonila. Elas não têm força básica suficiente para neutralizar um ácido forte.

Sendo assim, a única substância capaz de neutralizar o ácido sulfúrico é o óxido de cálcio. A reação química que ocorre no processo de tratamento é a seguinte:

$\text{CaO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CaSO}_4 + \text{H}_2\text{O}$

Nessa reação, o óxido básico reage com o ácido formando sulfato de cálcio (um sal) e água, eliminando a acidez do resíduo e permitindo o seu descarte seguro.