Questões comentadas ENEM 2013 Parte 5 Ciências da Natureza e suas Tecnologias

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1 Questões comentadas ENEM 2013 Parte 5 Ciências da Natureza e suas Tecnologias Caro estudante, Trazemos para você a quinta parte da prova do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) do ano de 2013, do grupo Ciências da Natureza e suas Tecnologias. Acompanhe nossos comentários e resoluções! Bom aprendizado! QUESTÃO 37 O uso de embalagens plásticas descartáveis vem crescendo em todo o mundo, juntamente com o problema ambiental gerado por seu descarte inapropriado. O politereftalato de etileno (PET), cuja estrutura é mostrada, tem sido muito utilizado na indústria de refrigerantes e pode ser reciclado e reutilizado. Uma das opções possíveis envolve a produção de matérias-primas, como o etilenoglicol (1,2-etanodiol), a partir de objetos compostos de PET pós-consumo. Disponível em: Acesso em: 27 fev (adaptado). Com base nas informações do texto, uma alternativa para a obtenção de etilenoglicol a partir do PET é a (A) solubilização dos objetos. (B) combustão dos objetos. (C) trituração dos objetos. (D) hidrólise dos objetos. (E) fusão dos objetos. Na reação de hidrólise (reação com água) do PET, há quebra da estrutura do polímero, como indica a linha tracejada: Na parte quebrada da direita, com a introdução de hidrogênios de um lado e de outro, há a formação de etilenoglicol: Grau de dificuldade Difícil. O estudante precisa estar informado da fórmula do etilenoglicol, que é um diálcool com dois carbonos, apenas pelo seu nome usual, pois a questão não informa seu nome oficial. Assim, as únicas dicas são o prefixo et (que indica dois carbonos) e o final ol (que indica a função álcool). Ainda assim, é preciso visualizar onde a quebra do monômero do PET irá acontecer, para deduzir, depois, qual é o tipo de reação química que pode originar essa quebra - no caso, a hidrólise.

2 (D) hidrólise dos objetos. QUESTÃO 38 As fraldas descartáveis que contêm o polímero poliacrilato de sódio (1) são mais eficientes na retenção de água que as fraldas de pano convencionais, constituídas de fibras de celulose (2). CURI, D. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 23, maio 2006 (adaptado). A maior eficiência dessas fraldas descartáveis, em relação às de pano, deve-se às (A) interações dipolo-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. (B) interações íon-íon mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. (C) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação às interações íon-dipolo entre a celulose e as moléculas de água. (D) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às interações dipolo induzido-dipolo induzido entre a celulose e as moléculas de água. (E) interações íon-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. As fraldas comuns de pano, constituídas de fibras de celulose, conseguem fazer interações intermoleculares do tipo ligações de hidrogênio com as moléculas de água, a partir das hidroxilas (-OH) da celulose. No entanto, as interações íon-molécula ou, mais especificamente, ânion-molécula são mais intensas, pois o oxigênio do ânion está mais eletricamente carregado com um elétron, do que as hidroxilas, que são eletricamente carregadas apenas por polarização. Por isso, as fraldas descartáveis são muito mais eficientes, atraindo com mais intensidade o polo positivo das moléculas, retendo água com muito mais eficiência que as de pano. Grau de dificuldade Fácil. A própria questão informa no enunciado que as fraldas descartáveis são mais eficientes, apresentando as estruturas da celulose e do poliacrilato de sódio. Ao estudante cabe apenas a escolha da opção mais óbvia, facilmente deduzível a partir das fórmulas.

3 (E) interações íon-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. QUESTÃO 39 Entre as substâncias usadas para o tratamento de água está o sulfato de alumínio que, em meio alcalino, forma partículas em suspensão na água, às quais as impurezas presentes no meio aderem. O método de separação comumente usado para retirar o sulfato de alumínio com as impurezas aderidas é a (A) flotação. (B) levigação. (C) ventilação. (D) peneiração. (E) centrifugação. O uso de sulfato de alumínio, Al 2(SO 4) 3, em meio básico, se justifica porque, na presença de ânions, hidróxido (OH - ) originário da adição de hidróxido de cálcio, Ca(OH) 2, reage, formando hidróxido de alumínio, Al(OH) 3: 3 Ca(OH) 2 (aq) + Al 2(SO 4) 3 (aq) Al(OH) 3 (s) + 3 CaSO 4 (aq) O hidróxido de alumínio formado é pouco solúvel em água, formando um material gelatinoso no qual são aglutinadas várias impurezas, formando um material mais denso que a água, que tende a decantar (decantação) para o fundo do tanque de tratamento. No caso das piscinas, essa sujeira decantada no fundo é aspirada junto com a água por uma bomba, e depois retida em um filtro (filtração). Não há, nas opções apresentadas, nenhuma com filtração ou decantação. Se houvesse as duas, a preferência seria para a filtração, uma vez que a decantação, somente, não separa totalmente as impurezas do reservatório, mas apenas as deposita no fundo. Assim, a melhor resposta é a flotação (palavra originada de flutuação ), que pode ser feita com agitação da água, fazendo as partículas decantadas subirem acima do nível do tanque, escoando para outro tanque. É comum a confusão com os diversos nomes dos métodos de separação de misturas, como flotação, decantação, filtração, destilação, levigação etc. (A) flotação. QUESTÃO 40 O brasileiro consome em média 500 miligramas de cálcio por dia, quando a quantidade recomendada é o dobro. Uma alimentação balanceada é a melhor decisão pra evitar problemas no futuro, como a osteoporose, uma doença que atinge os ossos. Ela se caracteriza pela diminuição substancial de massa óssea, tornando os ossos frágeis e mais suscetíveis a fraturas. Disponível em: Acesso em: 1 ago (adaptado) Considerando-se o valor de 6 10 mol para a constante de Avogadro e a massa molar do cálcio igual a 40 g/mol, qual a quantidade mínima diária de átomos de cálcio a ser ingerida para que uma pessoa supra suas necessidades? 21 (A) 7,5 10 (B) (C) (D) 22 1, , ,5 10

4 (E) 25 4,8 10 Como a quantidade recomendada é o dobro da quantidade consumida pelos brasileiros (500mg), deduzimos que 1000mg ou 1g é a dose diária ideal. Como a massa molar do cálcio (Ca) é de 40g, temos: 40g átomos (1mol) 1g átomos x = 0, = 1, átomos de cálcio. Todas as questões que envolvem cálculos exigem atenção e tempo de resposta maior que a média. Porém os cálculos são simples, exigindo apenas uma regra de três. 22 (B) 1,5 10 QUESTÃO 41 A formação frequente de grandes volumes de pirita (FeS2) em uma variedade de depósitos minerais favorece a formação de soluções ácidas ferruginosas, conhecidas como drenagem ácida de minas. Esse fenômeno tem sido bastante pesquisado pelos cientistas e representa uma grande preocupação entre os impactos da mineração no ambiente. Em contato com oxigênio, a 25 C, a pirita sofre reação, de acordo com a equação química: 4FeS 2(s) 15O 2(g) 2H2 O( ) 2Fe 2(SO 4) 3(aq) 2H2 SO 4(aq) FIGUEIREDO, B. R. Minérios e ambiente. Campinas: Unicamp, Para corrigir os problemas ambientais causados por essa drenagem, a substância mais recomendada a ser adicionada ao meio é o (A) sulfeto de sódio. (B) cloreto de amônio. (C) dióxido de enxofre. (D) dióxido de carbono. (E) carbonato de cálcio. Percebemos que o principal produto tóxico da reação de oxidação da pirita em meio aquoso é o ácido sulfúrico (H 2SO 4). Portanto, a substância ideal a ser adicionada ao ambiente contaminado pelas atividades mineradoras é aquela com propriedades básicas, mas que, por usa vez, também não sejam agressivas. Assim, a substância mais recomendada é o carbonato de cálcio, CaCO 3, que pode neutralizar ácidos sem formar meios excessivamente básicos. Os carbonatos, em geral, bem como os bicarbonatos, neutralizam ácidos, liberando gás carbônico (CO 2): H 2SO 4 (aq) + CaCO 3 (s) CaSO 4 (s) + CO 2 (g) + H 2O O sulfeto de sódio, Na 2S, também consegue neutralizar o ácido sulfúrico, mas com formação de gás sulfídrico, H 2S, que é muito tóxico. O estudante familiarizado com as reações típicas de carbonatos com ácidos não terá dificuldades em acertar a questão. No entanto, o fato de não serem apresentadas as fórmulas das substâncias das opções e

5 também o fato de não conterem nenhum hidróxido (que é um neutralizador mais óbvio) pode deixar o estudante um pouco confuso. (E) carbonato de cálcio. QUESTÃO 42 A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxirredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol. LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blücher, 1999 (adaptado). Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de (A) 28. (B) 75. (C) 175. (D) 275. (E) 303. A conversão de ferro gusa em ferro doce implica uma redução percentual de carbono de 3%, caindo de 3,3% para 0,3%. Assim, considerando 2500kg (2,5t) de ferro gusa, temos: 2500kg 100% X kg carbono 3% X = 75kg de carbono. A oxidação do carbono é dada pela equação: C + O 2 CO 2 12g 44g (12g do carbono e 32g do gás oxigênio) 75kg Ygramas de CO 2 Y = 44g. 75kg / 12g = 275kg A massa molar do dióxido de carbono formado a partir dos 3% de carbono no ferro gusa é 275kg. Os cálculos exigidos são relativamente simples, com duas regras de três. No entanto, todas as questões envolvendo cálculos em sequência exigem mais tempo do que a média para resolução. (D) 275. QUESTÃO 43 A varfarina é um fármaco que diminui a agregação plaquetária, e por isso é utilizada como anticoagulante, desde que esteja presente no plasma, com uma concentração superior a 1,0 mg/l. Entretanto, concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/l podem desencadear hemorragias. As moléculas desse fármaco ficam retidas no espaço intravascular e dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume. Em um medicamento, a varfarina é administrada por via intravenosa na forma de solução aquosa, com concentração de 3,0 mg/ml. Um indivíduo adulto, com volume sanguíneo total de 5,0 L, será submetido a um tratamento com solução injetável desse medicamento.

6 Qual é o máximo volume da solução do medicamento que pode ser administrado a esse indivíduo, pela via intravenosa, de maneira que não ocorram hemorragias causadas pelo anticoagulente? (A) 1,0 ml (B) 1,7 ml (C) 2,7 ml (D) 4,0 ml (E) 6,7 ml Considerando que o volume total (100%) de sangue do paciente é 5L, o volume de plasma correspondente (60%) é de: 5L 100% xl 60% x = 3L Como as concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/l podem desencadear hemorragias, e a varfarina é administrada com concentração de 3,0 mg/ml, então: C = m soluto / V solução Logo, a massa de soluto corresponde a: m soluto = C. V Como há variação de volume e, consequentemente, da concentração, podemos igualar a situação inicial (no medicamento) e final (no sangue do paciente), com a igualdade: C 1. V 1 = C 2. V 2 3mg/mL. V 1 = 4mg/L. 3L V 1 = L = 4mL Os cálculos não são difíceis, mas em etapas. Toda questão envolvendo cálculos exige mais concentração e mais tempo de resolução que a média. A fórmula usada na segunda etapa do cálculo não foi fornecida pela questão, mas trata-se de uma espécie de regra de três inversa, uma vez que volume e concentração são grandezas inversamente proporcionais, já que a massa do soluto não varia. (D) 4,0 ml QUESTÃO 44 Eu também podia decompor a água, se fosse salgada ou acidulada, usando a pilha de Daniell como fonte de força. Lembro o prazer extraordinário que sentia ao decompor um pouco de água em uma taça para ovos quentes, vendo-a separar-se em seus elementos, o oxigênio em um eletrodo, o hidrogênio no outro. A eletricidade de uma pilha de 1 volt parecia tão fraca, e, no entanto podia ser suficiente para desfazer um composto químico, a água SACKS, O. Tio Tungstênio: memórias de uma infância química. São Paulo: Cia. das Letras, O fragmento do romance de Oliver Sacks relata a separação dos elementos que compõem a água. O princípio do método apresentado é utilizado industrialmente na (A) obtenção de ouro a partir de pepitas. (B) obtenção de calcário a partir de rochas. (C) obtenção de alumínio a partir da bauxita. (D) obtenção de ferro a partir de seus óxidos. (E) obtenção de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio.

7 Essa questão é muito interessante e envolve as diferentes capacidades de oxidação e de redução de alguns metais, além de outros compostos não metálicos presentes nas opções. O ouro é um dos poucos metais que são encontrados na forma neutra ou metálica, sem necessidade de qualquer processo metalúrgico de redução, mas apenas separação do ouro das rochas em que está incrustado. É um metal nobre, que tem dificuldades de perder elétrons e, por isso, é encontrado na forma não oxidada na Natureza. O minério de ferro, como o caso da hematita (Fe 2O 3), precisa ser submetido a aquecimento intenso na presença de carvão (carbono quase puro) em brasa, para que o monóxido de carbono (CO) formado dentro do alto-forno possa reagir com o minério de ferro, reduzindo o cátion férrico (Fe 3+ ) a ferro metálico (Fe o ). Trata-se de uma reação de oxiredução em que o elemento ferro ganha elétrons. Fe 2O 3 (s) + 3 CO (g) 2 Fe (s) + 3 CO 2 (g) O calcário ou carbonato de cálcio (CaCO 3) é uma substância inorgânica obtida diretamente de rochas calcárias, como o caso do mármore. A maior parte das grutas e cavernas é formada de rochas calcárias erodidas por ação da água, que solubiliza parcialmente os carbonatos convertidos em bicarbonatos. Não se trata, portanto, de processo eletrolítico. A amônia (NH 3) é obtida industrialmente pela reação catalisada entre os gases nitrogênio (N 2) e hidrogênio (H 2) sob pressão controlada, no processo conhecido como processo Harber-Bosch. O processo não envolve eletrólise, mas é um famoso caso de deslocamento de equilíbrio gasoso. O alumínio é um metal que foi descoberto recentemente, no início do século XIX (1825), mas exigia grande quantidade de energia para ser industrializado por eletrólise, pois a alumina se funde a 2072ºC. O processo atual só entrou em operação no início do século 20, e é eletrolítico, sem a utilização de água, que é a eletrólise ígnea. Com o uso do solvente criolita, ou hexafluoraluminato de sódio (Na 3AlF 6), a fusão da alumina ou óxido de alumínio (Al 2O 3) fica mais fácil, em torno de 1000ºC. Assim, a corrente elétrica força o cátion alumínio (Al 3+ ) a receber elétrons e formar alumínio metálico (Alº), enquanto o oxigênio, antes na forma de óxido (O 2- ), perde elétrons e forma gás oxigênio (O 2). Δ A O (s) 4A ( ) + 6O ( ) 6O ( ) 3O (g) + 12e (Ânodo; oxidação) (-) 4A ( ) + 12e 4A ( ) (Cátodo; redução) (+) Global A O (s) 3O (g) + 4A ( ) Grau de dificuldade Difícil. Somente o estudante familiarizado com o processo industrial de obtenção de diferentes substâncias do cotidiano será capaz de acertar a questão. (C) obtenção de alumínio a partir da bauxita. QUESTÃO 45 Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons. A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia-vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear: C B e (pósitron)

8 A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é cinco meias-vidas. Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa, em miligramas, do nuclídeo restante, após a aquisição da imagem, é mais próxima de (A) 0,200. (B) 0,969. (C) 9,80. (D) 31,3. (E) 200. Como o tempo de aquisição da imagem da tomografia é de cinco meias-vidas, precisamos calcular a massa restante a cada período de meia-vida, até completar o quinto período. Assim, teremos: 1g 20,4min 0,5g 20,4min 0,25g 20,4min 0,125g 20,4min 0,0625g 20,4min 0,03125g 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª Ou seja, a massa ainda existente de nuclídeo de carbono-11, após cinco meias-vidas, equivale a 31,25mg. O estudante precisa estar familiarizado com o conceito de meia-vida para calcular a massa restante do nuclídeo. (D) 31,3.