Questão 71 do Enem 2015 comentada

Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Química · Equilíbrio químico, ácidos, bases e pH. Tente responder antes de abrir o gabarito.

  • Enem 2015
  • 1º dia
  • Natureza
  • Química
  • Equilíbrio químico, ácidos, bases e pH
  • Habilidade H26
  • Dificuldade difícil

Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos d’água, como rios e lagos, podendo afetar o equilíbrio ambiental. Para neutralizar a acidez, o sal carbonato de cálcio pode ser adicionado ao efluente, em quantidades apropriadas, pois produz bicarbonato, que neutraliza a água. As equações envolvidas no processo são apresentadas:

(I) CaCO₃ (s) + CO₂ (g) + H₂O (l) Ca2⁺ (aq) + 2 HCO₃ ⁻ (aq) (II) HCO₃ ⁻ (aq) H⁺ (aq) + CO₃ 2⁻ (aq) K₁ = 3,0×10⁻11 (III) CaCO₃ (s) Ca2⁺ (aq) + CO₃ 2⁻ (aq) K₂ = 6,0×10⁻9 (IV) CO₂ (g) + H₂O (l) H⁺ (aq) + HCO₃ ⁻ (aq) K₃ = 2,5×10⁻7

Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25 °C, qual é o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I?

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Gabarito oficial (INEP): B

A reação I é a soma das reações III, II invertida e IV. Vamos verificar:

  • III: CaCO₃ (s) ⇌ Ca²⁺ (aq) + CO₃²⁻ (aq), K₂ = 6,0 × 10⁻⁹.
  • II invertida: CO₃²⁻ (aq) + H⁺ (aq) ⇌ HCO₃⁻ (aq), constante 1 / K₁.
  • IV: CO₂ (g) + H₂O (l) ⇌ H⁺ (aq) + HCO₃⁻ (aq), K₃ = 2,5 × 10⁻⁷.

Somando, CO₃²⁻ e H⁺ se cancelam, e sobra CaCO₃ + CO₂ + H₂O ⇌ Ca²⁺ + 2 HCO₃⁻, que é a reação I. Como as constantes se multiplicam ao somar reações:

K_I = K₂ × K₃ / K₁ = (6,0 × 10⁻⁹ × 2,5 × 10⁻⁷) / (3,0 × 10⁻¹¹) K_I = (15 × 10⁻¹⁶) / (3,0 × 10⁻¹¹) = 5,0 × 10⁻⁵

Por isso a alternativa correta é B.

  • (A) 4,5 × 10⁻²⁶ resulta de somar expoentes e constantes sem a relação de multiplicação e divisão.
  • (C) 0,8 × 10⁻⁹ não corresponde ao produto e quociente das constantes dadas.
  • (D) 0,2 × 10⁵ é um valor grande demais para uma constante de equilíbrio com essas ordens de grandeza.
  • (E) 2,2 × 10²⁶ resulta de inverter a relação e somar expoentes, o que não se aplica aqui.

Dica Enem: ao somar reações, multiplique as constantes; ao inverter uma reação, use o inverso da constante. Esse é o padrão de todas as questões de constantes combinadas.

Conceitos cobrados: Lei de Hess para constantes de equilíbrio; Combinação de reações de equilíbrio químico; Produto e quociente de constantes.

Comentário gerado por IA a partir do gabarito oficial e revisado automaticamente; pode conter erros — o gabarito do INEP prevalece. Dificuldade pelo parâmetro b divulgado pelo INEP nos microdados: 2,26.

Fonte: Prova oficial do Enem (INEP), ano 2015, 1º dia, questão 71.
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