Questão 70 do ENEM 2014 — Ciências da Natureza

O primeiro passo é descobrir o pH atual do resíduo para então escolher a substância que o ajuste à faixa legal exigida (pH entre $5,0$ e $9,0$).

Calculando o pH inicial do resíduo

O enunciado informa que a concentração de íons hidroxila ($OH^-$) no resíduo é de $1,0 \times 10^{-10} \text{ mol/L}$. Com esse dado, calculamos o pOH da solução:

$pOH = -\log[OH^-]$

Substituindo o valor:

$pOH = -\log(1,0 \times 10^{-10})$ $pOH = 10$

A $25^\circ\text{C}$, a soma do pH com o pOH em solução aquosa é sempre $14$. Logo:

$pH + pOH = 14$ $pH + 10 = 14$ $pH = 4$

O pH atual é $4$, ou seja, a solução está bem ácida. Como a legislação exige pH entre $5,0$ e $9,0$, precisamos aumentar o pH. Para isso, a substância adicionada deve ter caráter básico.

Analisando as substâncias disponíveis

Vamos avaliar o caráter ácido-base de cada opção:

• A) $CH_3COOH$ (ácido acético): é um ácido. Adicioná-lo tornaria a solução ainda mais ácida, diminuindo o pH.
• B) $Na_2SO_4$ (sulfato de sódio): sal formado por base forte ($NaOH$) e ácido forte ($H_2SO_4$). Por derivar de dois fortes, tem caráter neutro e não alteraria o pH.
• C) $CH_3OH$ (metanol): é um álcool. Em água, os álcoois não ionizam de forma apreciável, comportando-se como substâncias neutras. A hidroxila do álcool não libera $OH^-$ como faz uma base de Arrhenius.
• D) $K_2CO_3$ (carbonato de potássio): sal derivado de base forte ($KOH$) e ácido fraco ($H_2CO_3$). Sais desse tipo sofrem hidrólise de caráter básico, liberando $OH^-$ na solução e aumentando o pH.
• E) $NH_4Cl$ (cloreto de amônio): sal derivado de base fraca ($NH_4OH$) e ácido forte ($HCl$). Tem caráter ácido e diminuiria ainda mais o pH.

Como precisamos de uma substância básica para elevar o pH de $4$ até a faixa de $5,0$ a $9,0$, a única escolha viável é o carbonato de potássio ($K_2CO_3$).

Portanto, a resposta é a alternativa D.