ENEM 2013 segunda aplicação

A questão descreve um experimento onde bicarbonato de sódio é adicionado a vinagre, resultando na produção de um gás que infla um balão. Para resolver a questão, precisamos identificar os reagentes e prever os produtos da reação química, escrevendo a equação química balanceada correspondente.

1. Identificação dos Reagentes:
   • O vinagre é uma solução aquosa de ácido acético, cuja fórmula química é \( \text{CH}_3\text{COOH} \). Como está em solução aquosa, indicamos seu estado como (aq).
   • O bicarbonato de sódio é um composto sólido com fórmula química \( \text{NaHCO}_3 \). Seu estado físico é sólido (s).
2. Previsão dos Produtos:
   • A reação entre um ácido (ácido acético) e um bicarbonato (bicarbonato de sódio) é uma reação ácido-base. Esse tipo de reação geralmente produz um sal, água e dióxido de carbono.
   • O ácido acético (\( \text{CH}_3\text{COOH} \)) doa um próton (H⁺) e forma o íon acetato (\( \text{CH}_3\text{COO}^- \)).
   • O bicarbonato de sódio (\( \text{NaHCO}_3 \)) em solução aquosa se dissocia em íons sódio (Na⁺) e íons bicarbonato (\( \text{HCO}_3^- \)). O íon bicarbonato reage com o H⁺ do ácido para formar ácido carbônico (\( \text{H}_2\text{CO}_3 \)).
   • O ácido carbônico (\( \text{H}_2\text{CO}_3 \)) é instável em solução aquosa e se decompõe rapidamente em água (\( \text{H}_2\text{O} \)) e dióxido de carbono (\( \text{CO}_2 \)).
   • O íon sódio (Na⁺) e o íon acetato (\( \text{CH}_3\text{COO}^- \)) permanecem em solução aquosa, formando o sal acetato de sódio dissolvido.
   • O dióxido de carbono (\( \text{CO}_2 \)) é um gás, que é o responsável por inflar o balão, como mostrado na imagem. Seu estado físico é gasoso (g).
   • A água (\( \text{H}_2\text{O} \)) é formada no estado líquido (l).
3. Equação Química Balanceada:

   Juntando os reagentes e produtos, a equação química é:

   \[ \text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) + \text{NaHCO}_3(\text{s}) \rightarrow \text{Na}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq}) + \text{H}_2\text{O}(\text{l}) + \text{CO}_2(\text{g}) \]

   Verificando o balanceamento:

   • Carbono (C): Lado esquerdo: 2 (em \( \text{CH}_3\text{COOH} \)) + 1 (em \( \text{NaHCO}_3 \)) = 3. Lado direito: 2 (em \( \text{CH}_3\text{COO}^- \)) + 1 (em \( \text{CO}_2 \)) = 3. (Balanceado)
   • Hidrogênio (H): Lado esquerdo: 3+1 (em \( \text{CH}_3\text{COOH} \)) + 1 (em \( \text{NaHCO}_3 \)) = 5. Lado direito: 3 (em \( \text{CH}_3\text{COO}^- \)) + 2 (em \( \text{H}_2\text{O} \)) = 5. (Balanceado)
   • Oxigênio (O): Lado esquerdo: 2 (em \( \text{CH}_3\text{COOH} \)) + 3 (em \( \text{NaHCO}_3 \)) = 5. Lado direito: 2 (em \( \text{CH}_3\text{COO}^- \)) + 1 (em \( \text{H}_2\text{O} \)) + 2 (em \( \text{CO}_2 \)) = 5. (Balanceado)
   • Sódio (Na): Lado esquerdo: 1 (em \( \text{NaHCO}_3 \)). Lado direito: 1 (em \( \text{Na}^+ \)). (Balanceado)

   A equação está corretamente balanceada.

4. Comparação com as Alternativas:

   Comparando a equação derivada com as alternativas fornecidas:

   • A: \( \text{CH}_3\text{COOH}(\text{aq}) + \text{NaHCO}_3(\text{s}) \rightarrow \text{Na}^+(\text{aq}) + \text{CH}_3\text{COO}^-(\text{aq}) + \text{CO}_2(\text{g}) + \text{H}_2\text{O}(\text{l}) \) - Esta equação corresponde exatamente à equação que derivamos e descreve corretamente a reação, incluindo a produção de gás carbônico (\( \text{CO}_2 \)) que infla o balão.
   • B: Produz \( \text{O}_2(\text{g}) \) em vez de \( \text{CO}_2(\text{g}) \). Incorreto.
   • C: Não produz gás, o que contradiz a observação experimental (balão inflado). Incorreto.
   • D: Forma um íon incorreto (\( \text{NaCO}^{2+} \)) e não produz gás. Incorreto.
   • E: Produz \( \text{H}_2(\text{g}) \) em vez de \( \text{CO}_2(\text{g}) \). Reações de ácidos com bicarbonatos não produzem gás hidrogênio. Incorreto.

Portanto, a alternativa correta é a A.