Questão 108 do ENEM 2022 — Ciências da Natureza

Esta questão é um cálculo estequiométrico clássico de titulação (volumetria de neutralização). Queremos a concentração de ácido tartárico no vinho, expressa em $\text{g L}^{-1}$.

Vamos organizar os dados do enunciado:

Titulante (base, $\text{NaOH}$):

• Concentração: $0,10 \text{ mol L}^{-1}$
• Volume gasto: $8,0 \text{ mL} = 0,008 \text{ L}$

Titulado (ácido no vinho):

• Volume da alíquota: $25,0 \text{ mL} = 0,025 \text{ L}$
• Massa molar do ácido tartárico: $150 \text{ g mol}^{-1}$ (ácido tartárico, $\text{C}_4\text{H}_6\text{O}_6$)

Quantidade de base utilizada

Primeiro, calculamos quantos mols de $\text{NaOH}$ foram necessários para neutralizar o ácido, multiplicando a concentração pelo volume gasto (em litros):

$n_{\text{NaOH}} = C \times V$ $n_{\text{NaOH}} = 0,10 \text{ mol L}^{-1} \times 0,008 \text{ L}$ $n_{\text{NaOH}} = 0,0008 \text{ mol}$

A proporção estequiométrica (a armadilha!)

Agora, o passo decisivo: a proporção entre ácido e base. O ácido tartárico é um ácido diprótico, isto é, possui dois hidrogênios ionizáveis. Por isso, cada molécula do ácido consome duas de $\text{NaOH}$, e a equação da reação ocorre na proporção:

$1 \text{ mol}$ de ácido tartárico reage com $2 \text{ mols}$ de $\text{NaOH}$

Logo, a quantidade de ácido na amostra é a metade da quantidade de base gasta. Se ignorarmos isso e usarmos a proporção $1:1$, caímos direto na alternativa D — a pegadinha da questão.

$n_{\text{ácido}} = \frac{n_{\text{NaOH}}}{2} = \frac{0,0008 \text{ mol}}{2} = 0,0004 \text{ mol}$

De mol para massa

Temos $0,0004 \text{ mol}$ de ácido na alíquota. Como as alternativas estão em gramas por litro, convertemos essa quantidade em massa usando a massa molar ($150 \text{ g mol}^{-1}$):

$m = n \times MM = 0,0004 \text{ mol} \times 150 \text{ g mol}^{-1} = 0,06 \text{ g}$

Concentração final

Essa massa de $0,06 \text{ g}$ está dissolvida na alíquota de $25,0 \text{ mL}$. A questão pede a concentração em $\text{g L}^{-1}$, ou seja, a massa presente em $1 \text{ L}$ ($1000 \text{ mL}$). Usando $C = \dfrac{m}{V}$:

$C = \frac{0,06 \text{ g}}{0,025 \text{ L}} = 2,4 \text{ g L}^{-1}$

Por regra de três, o raciocínio é o mesmo: $25 \text{ mL} \longrightarrow 0,06 \text{ g}$ $1000 \text{ mL} \longrightarrow x$ $x = \frac{0,06 \times 1000}{25} = \frac{60}{25} = 2,4 \text{ g}$

Portanto, a concentração de ácido tartárico no vinho analisado é de aproximadamente $2,4 \text{ g L}^{-1}$, o que corresponde à alternativa B.