Questão 124 do ENEM PPL 2018

2º dia · Ciências da Natureza

O aproveitamento integral e racional das matérias-primas lignocelulósicas poderá revolucionar uma série de segmentos industriais, tais como o de combustíveis, mediante a produção de bioetanol de segunda geração. Este processo requer um tratamento prévio da biomassa, destacando-se o uso de ácidos minerais diluídos. No pré-tratamento de material lignocelulósico por via ácida, empregou-se uma solução de ácido sulfúrico, que foi preparada diluindo-se 2 000 vezes uma solução de ácido sulfúrico, de concentração igual a 98\text{ }\frac{\text{g}}{\text{L}}, ocorrendo dissociação total do ácido na solução diluída. O quadro apresenta os valores aproximados de logaritmos decimais.

Número 2 3 4 5 6 7 8 9 10
log 0,3 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95 1

Disponível em: www.cgee.org.br. Acesso em: 3 ago. 2012 (adaptado).

Sabendo-se que as massas molares, em \frac{\text{g}}{\text{mol}}, dos elementos H, O e S são, respectivamente, iguais a 1, 16 e 32, qual é o pH da solução diluída de ácido sulfúrico preparada conforme descrito?

  1. A
    2,6
  2. B
    3,0
  3. C
    3,2
  4. D
    3,3
  5. E
    3,6
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Resolução comentada

O pH mede a concentração de íons \ce{H+}: \text{pH} = -\log[\ce{H+}]. Como o enunciado diz que a dissociação é total, cada mol de \ce{H2SO4} libera 2 mol de \ce{H+}.

  1. Massa molar do \ce{H2SO4}: 2\cdot 1 + 32 + 4\cdot 16 = 98\ \text{g/mol}.

  2. Concentração da solução inicial: \dfrac{98\ \text{g/L}}{98\ \text{g/mol}} = 1\ \text{mol/L}.

  3. Após diluir 2 000 vezes: \dfrac{1}{2000} = 5\cdot 10^{-4}\ \text{mol/L} de \ce{H2SO4}.

  4. Dissociação total: \ce{H2SO4 -> 2H+ + SO4^{2-}}, então [\ce{H+}] = 2\cdot 5\cdot 10^{-4} = 1\cdot 10^{-3}\ \text{mol/L}.

  5. Cálculo do pH: \text{pH} = -\log 10^{-3} = 3{,}0.

O quadro de logaritmos não é necessário se você lembrar de multiplicar por 2. Quem esquece isso usa 5\cdot10^{-4} e obtém \text{pH} = 4 - 0{,}7 = 3{,}3.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa D engana quem esquece que o \ce{H2SO4} é diprótico e usa [\ce{H+}] = 5\cdot10^{-4} em vez de 10^{-3}.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ANão corresponde a nenhuma conta coerente; ignora a diluição de 2 000 vezes.
  • CValor sem base no cálculo, misturando logaritmos do quadro de forma errada.
  • DEsquece que o ácido sulfúrico libera 2 mol de H+ por mol, usando [H+] = 5·10⁻⁴ mol/L.
  • EUsa erroneamente log 4 = 0,6, sem correspondência com a concentração correta.

Assuntos: pH, diluição de soluções, dissociação de ácidos.

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