Questão 108 — ENEM 2022Caderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Soluções (titulação ácido-base) e Estequiometria (relação molar 1:2 entre ácido diprótico e base)
• ⚡ Nível: Médio — exige aplicação de M·V no cálculo de mols de NaOH, ajuste estequiométrico para o ácido diprótico, conversão para concentração em g/L
• 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Análise quantitativa em sistemas reais; competência de aplicar estequiometria a contextos analíticos (titulometria de neutralização)
• 🏆 Gabarito: revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Sabendo que 25,0 mL de vinho são neutralizados por 8,0 mL de NaOH 0,10 mol/L, qual é a concentração em g/L do ácido tartárico?"
• Palavras-chave decisivas: neutralizou, 0,10 mol/L, 8,0 mL, massa molar 150 g/mol, 2 NaOH (estequiometria 1:2)
• Armadilha típica: esquecer que o ácido tartárico é diprótico (tem 2 grupos –COOH) e tratar a relação como 1:1 com NaOH, dobrando o resultado final. Outra armadilha frequente é esquecer de converter mol/L para g/L multiplicando pela massa molar.
• O que a resposta precisa demonstrar: aplicação correta da estequiometria 1 ácido tartárico : 2 NaOH e conversão final mol/L → g/L usando M = 150 g/mol.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Titulação ácido-base: técnica analítica em que uma solução de concentração conhecida (titulante) é adicionada a uma solução de concentração desconhecida (analito) até atingir o ponto de equivalência, identificado por mudança de cor de indicador ou por pH = 7 (em titulação forte-forte). No equivalente, n_ácido × valência_ácida = n_base × valência_básica.
• Ácido tartárico (C₄H₆O₆): ácido diprótico orgânico, presente em uvas e vinho, com fórmula HOOC–CHOH–CHOH–COOH. Tem dois grupos carboxila (–COOH) ionizáveis, exigindo 2 mols de NaOH para cada 1 mol de ácido tartárico:

HOOC–CHOH–CHOH–COOH + 2 NaOH → NaOOC–CHOH–CHOH–COONa + 2 H₂O

• Concentração molar (M): M = n/V, onde n é o número de mols do soluto e V é o volume da solução em litros. A partir de M e V conhecidos, n = M × V.
• Concentração em massa (C): C = m/V = M × MM, onde MM é a massa molar. Para o ácido tartárico, MM = 150 g/mol (dado da imagem).

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "alíquota de 25,0 mL do vinho" → V_ácido = 25,0 mL = 0,025 L. Esse é o volume da amostra de vinho que será analisada.
• Evidência 2: "NaOH a 0,10 mol L⁻¹, consumindo um volume igual a 8,0 mL" → titulante: M_NaOH = 0,10 mol/L; V_NaOH = 8,0 mL = 0,008 L. Logo, n_NaOH = 0,10 × 0,008 = 8,0 × 10⁻⁴ mol.
• Evidência 3: a imagem mostra a equação química balanceada do ácido tartárico (estrutura com dois –COOH terminais e dois –OH centrais) reagindo com 2 NaOH para formar o sal disódico (NaOOC–CHOH–CHOH–COONa) mais 2 H₂O. A massa molar é informada: 150 g/mol. Confirmação visual da estequiometria 1:2 entre ácido e base.
• Síntese: o problema é uma titulação ácido-base com proporção estequiométrica 1 ácido : 2 base. Calcula-se mols de NaOH consumido, divide-se por 2 para obter mols de ácido, divide-se pelo volume de vinho para obter molaridade do ácido e multiplica-se pela massa molar para obter g/L.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Calcular mols de NaOH consumidos

n_NaOH = M_NaOH × V_NaOH

n_NaOH = 0,10 mol/L × 0,008 L

n_NaOH = 8,0 × 10⁻⁴ mol = 0,0008 mol

Subpasso 4.2 — Aplicar estequiometria 1:2 (ácido:base)

Pela equação balanceada da imagem: 1 ácido tartárico + 2 NaOH → 1 sal + 2 H₂O.

n_ácido tartárico = n_NaOH ÷ 2

n_ácido tartárico = 0,0008 ÷ 2 = 0,0004 mol = 4,0 × 10⁻⁴ mol

Subpasso 4.3 — Calcular concentração molar do ácido no vinho

A alíquota analisada tem V = 25,0 mL = 0,025 L.

M_ácido = n_ácido ÷ V_vinho

M_ácido = 0,0004 ÷ 0,025

M_ácido = 0,016 mol/L = 1,6 × 10⁻² mol/L

Subpasso 4.4 — Converter mol/L para g/L

C_g/L = M × MM

C_g/L = 0,016 mol/L × 150 g/mol

C_g/L = 2,4 g/L

Subpasso 4.5 — Verificação por análise dimensional e ordem de grandeza

Vinhos brancos típicos têm acidez entre 1,5 g/L e 4,0 g/L de ácido tartárico — o resultado 2,4 g/L é totalmente compatível. Confirmando: (0,008 × 0,10) ÷ 2 ÷ 0,025 × 150 = 0,0004 ÷ 0,025 × 150 = 0,016 × 150 = 2,4. ✓

A alternativa correta é aquela que mostra 2,4 g L⁻¹.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) 1,8 g L⁻¹

❌ Incorreta: valor menor que o correto. Provavelmente vem de erro estequiométrico (usar fator divisor errado, como 3 em vez de 2) ou de arredondamento incorreto da concentração molar. Não corresponde ao cálculo (0,0004 mol em 0,025 L) × 150 g/mol.

B) 2,4 g L⁻¹

✅ Correta: resultado exato do cálculo n_NaOH = 0,008 × 0,10 = 8 × 10⁻⁴ mol; n_ácido = 4 × 10⁻⁴ mol (estequiometria 1:2); M_ácido = 4 × 10⁻⁴ ÷ 0,025 = 0,016 mol/L; C = 0,016 × 150 = 2,4 g/L. Compatível com a faixa real de acidez tartárica em vinhos brancos.

C) 3,6 g L⁻¹

❌ Incorreta: corresponderia a usar uma proporção 3:2 (ácido:base) ou a um erro com massa molar diferente. Não há justificativa estequiométrica para esse valor a partir dos dados fornecidos.

D) 4,8 g L⁻¹

❌ Incorreta: clássica armadilha — aluno esquece que o ácido tartárico é diprótico e usa proporção 1:1 com NaOH. Nesse caso n_ácido = 8 × 10⁻⁴ mol; M = 8 × 10⁻⁴ ÷ 0,025 = 0,032 mol/L; C = 0,032 × 150 = 4,8 g/L. O dobro do valor correto, exatamente porque ignora a presença dos dois grupos carboxila.

E) 9,6 g L⁻¹

❌ Incorreta: corresponde a um erro duplo — usar 1:1 e adicionalmente multiplicar duas vezes pela massa molar ou multiplicar por 4 em vez de dividir por 2. Resultado também incompatível com a faixa típica de acidez de vinhos (que raramente ultrapassa 6 g/L de ácido tartárico).

🏆 Gabarito: B — a aplicação correta da estequiometria 1:2 entre ácido tartárico e NaOH leva a 0,016 mol/L de ácido na amostra, que multiplicado por 150 g/mol fornece concentração de 2,4 g/L, compatível com vinhos brancos reais.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: o cálculo rigoroso fornece 2,4 g/L, exatamente o valor da alternativa B. Esse resultado depende criticamente do reconhecimento de que o ácido tartárico é diprótico e exige 2 mols de NaOH por mol de ácido.
• Padrão de cobrança: o ENEM cobra titulação ácido-base de forma recorrente, geralmente com ácidos polipróticos (oxálico, cítrico, sulfúrico) ou bases polibásicas (Ca(OH)₂, Ba(OH)₂). A pegadinha quase sempre está na proporção estequiométrica.
• Generalização: em qualquer titulação ácido-base, use a equação fundamental n_ácido × valência = n_base × valência. Se H⁺ ionizáveis = 2, é diprótico; se = 3, triprótico (como ácido cítrico, ácido fosfórico). Sempre confira a equação balanceada antes de calcular.
• Dica de eliminação rápida: calcule rapidamente o resultado para 1:1 (4,8 g/L → letra D) e perceba que existe a alternativa que é metade desse valor (2,4 g/L → letra B). A presença das duas alternativas sinaliza que a banca quer testar exatamente a estequiometria do ácido diprótico — escolha a metade.
• Conexões com outros temas: ácidos carboxílicos (química orgânica), pH e indicadores (química analítica), química dos alimentos (acidez de vinhos, vinagres, sucos), enologia (papel do ácido tartárico na qualidade do vinho) e bioquímica do ciclo de Krebs (ácidos di e tricarboxílicos no metabolismo celular).