Atividades de mudanças de estado físico da matéria para o ENEM com gabarito

Quando trabalho mudanças de estado físico com foco no ENEM, procuro ir além de pedir que a turma memorize os nomes das transições. A prova pode relacionar o conteúdo a situações científicas e tecnológicas: comparar temperaturas com pontos de fusão, interpretar evaporação por meio da pressão de vapor ou avaliar o efeito da pressão sobre a ebulição. Nesses momentos, o aluno precisa reconhecer o processo e usar os dados apresentados para justificar uma conclusão.

Também gosto de deixar claro que este conjunto reúne questões com diferentes níveis de proximidade com o tema. Algumas tratam diretamente de fusão, vaporização e sublimação; outras mobilizam propriedades coligativas, equilíbrio ácido-base ou seleção de materiais. Isso permite discutir como se lê um problema de Ciências da Natureza, mas é importante separar o que revisa mudanças de estado do que amplia a avaliação para outros conteúdos de Química.

O que o aluno de ENEM precisa saber sobre Mudanças de estado físico da matéria

Para resolver questões sobre mudanças de estado físico, o aluno precisa identificar os estados sólido, líquido e gasoso e relacionar cada transição à direção da transformação: fusão é sólido para líquido; solidificação, líquido para sólido; vaporização, líquido para gás; condensação ou liquefação, gás para líquido; e sublimação, sólido para gás, com o caminho inverso chamado deposição ou ressublimação. Também deve compreender que fusão, vaporização e sublimação absorvem energia, enquanto solidificação e condensação liberam energia. A temperatura de fusão e a de ebulição dependem das condições de pressão, e a ebulição ocorre quando a pressão de vapor do líquido alcança a pressão externa. Evaporação pode ocorrer na superfície sem que o líquido ferva; pressão de vapor maior, em condições comparáveis, está associada a maior volatilidade. Em questões contextualizadas, o estudante precisa interpretar dados, conferir unidades e distinguir mudança de estado de reação química: a substância muda de fase, mas não necessariamente de identidade química.

O que ele precisa saber antes

As questões deste material pedem alguns conhecimentos prévios específicos. Para comparar temperaturas e pontos de fusão, é preciso entender propriedades características dos materiais. Para a questão sobre evaporação, entram pressão de vapor e comparação de taxas. Há ainda pré-requisitos de dissociação iônica e propriedades coligativas, cálculo de pH e ionização de ácidos fracos, pressão atmosférica e equação de Clausius–Clapeyron, além de cálculo de energia, volume gasoso e sublimação. A questão de vaporização exige reconhecer a direção da mudança e o sinal da variação de entalpia. Por fim, a seleção da carcaça de sensor envolve comparar propriedades dos materiais e corrosão em ambiente aquático. Não é necessário revisar tudo de uma vez: posso escolher os itens que correspondem ao objetivo da aula e sinalizar quando a questão amplia o conteúdo para além das mudanças de estado.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente indicado nas questões é confundir a relação entre o fenômeno e os dados apresentados. Na comparação entre o lítio e sua temperatura de fusão, por exemplo, é preciso notar que a faixa de operação informada está muito abaixo de 180,5 °C; atribuir à fusão uma perda de eficiência não decorre desses dados. Na evaporação, a água pode parecer uma escolha intuitiva, mas as pressões de vapor fornecidas indicam maior volatilidade do etanol. Já na vaporização, a troca da seta ou do sinal de entalpia inverte o processo: passar do líquido ao gás exige absorção de energia.

Também vale observar erros de cálculo e de leitura. Na questão do NaCl, contar incorretamente as partículas produzidas na dissociação altera o fator usado na elevação do ponto de ebulição. No problema da altitude, manter 100 °C como valor invariável ignora a pressão atmosférica menor. Em questões com múltiplos critérios, como a escolha de um material, selecionar apenas o que apresenta maior condutividade ou menor corrosão deixa de verificar a outra condição. Para ajudar, peço que a turma sublinhe o que se pergunta, registre os dados com unidades e confronte cada alternativa com a informação do enunciado. A ficha aponta distratores prováveis para várias questões; quando uma indicação de letra não coincide com a alternativa correta, uso o conteúdo do enunciado e o gabarito validado para orientar a discussão, sem reproduzir a inconsistência.

Como trabalhar em sala

• Organize um mapa das transições: no quadro, desenhe sólido, líquido e gasoso e peça que a turma complete as setas com os nomes e com a indicação de absorção ou liberação de energia. Depois, compare a resposta com a questão de vaporização.
• Faça leitura orientada de dados: apresente a questão do lítio e peça aos alunos que marquem a temperatura de operação e o ponto de fusão antes de escolher uma alternativa. O foco é justificar a conclusão com a comparação numérica.
• Explore pressão de vapor sem equipamento especial: use os valores já fornecidos na questão de etanol e água para discutir qual substância é mais volátil. Oriente os alunos a calcular a razão na ordem pedida, evitando inverter numerador e denominador.
• Separe fenômeno e cálculo: em pequenos grupos, os alunos podem resolver primeiro a interpretação física da questão e, em seguida, conferir fórmula, substituição e unidades. Isso funciona especialmente para ebulição, propriedades coligativas e sublimação.
• Feche com justificativas curtas: peça que cada estudante explique por que uma alternativa está correta e descarte uma errada usando um dado do enunciado. Essa rotina torna visível o raciocínio, não apenas a letra marcada.

Questões prontas de Mudanças de estado físico da matéria para o ENEM (com gabarito comentado)

As questões a seguir podem ser usadas como lista, atividade diagnóstica ou revisão. Algumas mobilizam conteúdos associados e não apenas transições de fase; essa variedade permite treinar a leitura integrada comum em problemas de Ciências da Natureza. Em cada item, mantenho a alternativa correta identificada e comento por que as demais não se sustentam.

1. Ponto de fusão do lítio em baterias

O lítio metálico tem ponto de fusão de aproximadamente 180,5 °C. Em um carro elétrico, as baterias de íon de lítio operam normalmente entre 0 °C e 60 °C. Considerando apenas essa comparação entre a temperatura de operação e o ponto de fusão do lítio, qual é a conclusão correta?

• ❌ A) O ponto de fusão do lítio é inferior à temperatura de operação, por isso a bateria perde carga rapidamente. Está errada: 180,5 °C é superior à faixa informada, e o enunciado não relaciona fusão à perda de carga.
• ❌ B) O lítio derrete logo que a bateria ultrapassa 0 °C, o que reduz a eficiência do carro. Está errada: ultrapassar 0 °C não significa alcançar o ponto de fusão apresentado.
• ❌ C) O lítio só pode ser usado em baterias se estiver no estado líquido, o que exige temperaturas próximas de 180 °C. Está errada: a comparação não permite concluir que o material precise estar líquido para ser usado.
• ✅ D) O lítio permanece no estado sólido durante o uso normal, pois a temperatura de operação é muito inferior ao seu ponto de fusão. Correta: toda a faixa citada fica abaixo de 180,5 °C.
• ❌ E) O lítio passa ao estado líquido a 60 °C, temperatura em que a bateria precisa ser desligada. Está errada: 60 °C ainda está muito abaixo do ponto de fusão fornecido.

Gabarito comentado: a conclusão se restringe à comparação entre temperatura e ponto de fusão: nas condições descritas, o lítio metálico permanece sólido. Não se deve extrapolar para afirmações sobre eficiência da bateria que o enunciado não fornece.

2. Elevação do ponto de ebulição de uma solução de NaCl

Uma solução aquosa 0,10 m de NaCl, com dissociação completa, é preparada. Use Kb(H₂O) = 0,512 °C·kg·mol⁻¹ e determine o novo ponto de ebulição aproximado da água. Inclua a equação de dissociação.

• ❌ A) Usar NaCl → Na⁺ + 2Cl⁻; ΔTb = 0,512 × 0,10 × 3 = 0,1536 °C. Está errada: a dissociação correta produz um íon Na⁺ e um íon Cl⁻, não três partículas.
• ❌ B) Ponto de ebulição ≈ 101,00 °C porque 0,10 m sempre aumenta 1 °C. Está errada: não existe essa regra; é preciso aplicar a expressão das propriedades coligativas.
• ✅ C) ΔTb = Kb × m × i = 0,512 × 0,10 × 2 = 0,102 °C; ponto de ebulição ≈ 100,10 °C. NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq). Correta: usa a concentração dada e considera aproximadamente duas partículas.
• ❌ D) Calcular com m = 0,20: ΔTb = 0,512 × 0,20 × 2 = 0,2048 °C. Está errada: altera sem justificativa a molalidade de 0,10 m apresentada.
• ❌ E) Assumir i = 1: ΔTb = 0,512 × 0,10 = 0,0512 °C. Está errada: contradiz a dissociação completa do NaCl em dois íons.

Gabarito comentado: a elevação é calculada por ΔTb = Kb·m·i. O valor aproximado de i é 2; somando 0,102 °C aos 100,00 °C, obtém-se cerca de 100,10 °C. Esta questão revisa propriedades coligativas junto à ebulição.

3. Taxas de evaporação do etanol e da água

Em uma varanda litorânea a 25 °C, o vapor de etanol tem pressão de vapor de aproximadamente 59 mmHg e o da água, cerca de 24 mmHg. Compare as taxas de evaporação de copos abertos contendo cada líquido puro: qual evapora mais rápido e qual é a razão aproximada entre as taxas?

• ❌ A) A água; razão ≈ 2,5 (água/etanol). Está errada: atribui à água a pressão de vapor maior, quando os dados mostram o contrário.
• ❌ B) A água; razão ≈ 0,4 (água/etanol). Está errada: embora a razão esteja na ordem água/etanol, a conclusão sobre qual evapora mais rápido está invertida.
• ❌ C) Ambos iguais; razão ≈ 1. Está errada: as pressões de vapor fornecidas são diferentes.
• ✅ D) O etanol; razão ≈ 2,5 (etanol/água). Correta: 59 ÷ 24 ≈ 2,5, de acordo com a comparação proposta.
• ❌ E) O etanol; razão ≈ 0,4 (etanol/água). Está errada: 0,4 corresponde aproximadamente à razão inversa, água/etanol.

Gabarito comentado: em condições comparáveis, a pressão de vapor maior do etanol indica maior volatilidade. É importante manter a ordem da razão solicitada: etanol dividido por água.

4. pH de uma solução de ácido acético

Calcule o pH de uma solução 0,100 M de ácido acético (CH₃COOH), usando Ka = 1,8 × 10⁻⁵, e escreva a reação de ionização.

• ❌ A) pH = 1,00, assumindo ionização completa como ácido forte. Está errada: o ácido acético é fraco e não ioniza completamente.
• ❌ B) pH = 4,75, usando pKa diretamente como pH. Está errada: o pKa não é, por si só, o pH da solução; a concentração também importa.
• ❌ C) pH = 7,00, assumindo solução neutra. Está errada: trata-se de uma solução ácida.
• ✅ D) pH ≈ 2,87. CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺; x ≈ √(Ka·C) = 1,34 × 10⁻³ M e pH = −log x. Correta: para ácido fraco, essa aproximação fornece a concentração de H⁺.
• ❌ E) pH = 2,00, calculando [H⁺] = Ka·C. Está errada: para essa aproximação de ácido fraco, usa-se a raiz quadrada de Ka·C, não o produto direto como concentração de H⁺.

Gabarito comentado: o resultado é aproximadamente 2,87, mas este item avalia equilíbrio ácido-base, não uma mudança de estado. Pode ser útil como exercício de leitura e cálculo interdisciplinar dentro de uma revisão mais ampla de Química.

5. Temperatura de ebulição a pressão atmosférica de 0,80 atm

Em São João da Serra, a pressão atmosférica é 0,80 atm e cozinheiros observam que a água ferve abaixo de 100 °C. Usando ln(P₂/P₁) = −ΔHvap/R(1/T₂ − 1/T₁), com ΔHvap(H₂O) = 40,65 kJ·mol⁻¹, qual é a temperatura de ebulição aproximada?

• ❌ A) ≈ 106,1 °C, aumenta com a altitude. Está errada: pressão menor reduz a temperatura de ebulição, não a aumenta.
• ❌ B) ≈ 99,5 °C. Está errada: o valor quase igual a 100 °C não corresponde à redução calculada para 0,80 atm.
• ❌ C) 100 °C, independente da pressão. Está errada: a temperatura de ebulição depende da pressão externa.
• ❌ D) ≈ 80,2 °C. Está errada: representa uma queda grande demais para a pressão informada, conforme o cálculo proposto.
• ✅ E) ≈ 93,9 °C, queda por menor pressão. Correta: a aplicação aproximada da equação fornece T₂ ≈ 367,0 K, ou 93,9 °C.

Gabarito comentado: a água entra em ebulição quando sua pressão de vapor iguala a pressão externa. Com pressão externa de 0,80 atm, essa condição é alcançada abaixo de 100 °C. O item também exige conversão entre kelvin e Celsius.

6. Sublimação do gelo seco em transporte

Dois carregamentos de pesca usam gelo seco, CO₂(s). Para 5,0 kg, com ΔHsub(CO₂) = 571 kJ·kg⁻¹ e M(CO₂) = 44,01 g·mol⁻¹, determine a energia absorvida na sublimação e o volume aproximado de CO₂(g) produzido em condições padrão. Analise os riscos do transporte fechado.

• ❌ A) Q ≈ 113,6 kJ; V ≈ 2,55 m³; seguro se empacotado junto com alimentos. Está errada: a energia não corresponde à massa de 5,0 kg, e um compartimento fechado sem ventilação pode ser perigoso.
• ❌ B) Q ≈ 2855 kJ; V ≈ 25 450 m³; risco de explosão. Está errada: o volume está dez vezes maior que o valor indicado, e o risco descrito é de asfixia por deslocamento de oxigênio, não de explosão nessa condição.
• ❌ C) Q ≈ 571 kJ; V ≈ 2,55 m³; risco térmico por arrefecimento extremo. Está errada: 571 kJ corresponde a 1 kg; para 5,0 kg, a energia é maior, e o risco principal indicado é o deslocamento de oxigênio.
• ❌ D) Q ≈ 2855 kJ; V ≈ 0,25 m³; sem risco significativo. Está errada: o volume não corresponde ao cálculo e não se deve descartar o risco em espaço fechado.
• ✅ E) Q ≈ 2855 kJ; V ≈ 2,55 m³; risco de asfixia em compartimento fechado. Correta: a energia é 5,0 × 571 kJ, e o CO₂ gasoso pode deslocar o oxigênio, exigindo ventilação.

Gabarito comentado: a sublimação converte o CO₂ sólido diretamente em gás. O cálculo de energia usa a massa e a entalpia específica; a interpretação do volume conecta a transformação à segurança no transporte. A questão exige atenção às unidades e ao contexto de aplicação.

7. Sinal de ΔH na vaporização da água

Assinale a opção que identifica corretamente o sinal de ΔH e a equação do processo de vaporização da água à temperatura ambiente.

• ❌ A) H₂O(g) → H₂O(l); ΔH > 0. Está errada: representa condensação, processo que libera calor e tem ΔH < 0.
• ✅ B) H₂O(l) → H₂O(g); ΔH > 0. Correta: a vaporização exige absorção de energia, portanto é endotérmica.
• ❌ C) H₂O(s) → H₂O(l); ΔH < 0. Está errada: representa fusão, que também absorve energia e tem ΔH > 0.
• ❌ D) H₂O(l) → H₂O(g); ΔH < 0. Está errada: a equação representa vaporização, mas o sinal indicado está invertido.
• ❌ E) 2H₂O(l) → 2H₂O(g); ΔH = 0. Está errada: multiplicar a equação não torna nula a variação de entalpia; o processo continua endotérmico.

Gabarito comentado: identificar a direção da seta é o primeiro passo; depois, é preciso associar vaporização à absorção de calor. O sinal de ΔH acompanha o processo descrito, e não muda para zero apenas porque a equação foi multiplicada.

8. Escolha de material para a carcaça de sensores

Uma equipe desenvolve sensores para plataformas de pesquisa em água salobra. A carcaça condutora deve ter taxa de corrosão igual ou inferior a 0,02 mm/ano e condutividade elétrica igual ou superior a 1,0 × 10⁶ S/m. Entre os materiais avaliados estão aço carbono revestido com epóxi (0,15 mm/ano; 2,0 × 10⁶ S/m), liga de alumínio 6061 (0,12 mm/ano; 3,5 × 10⁶ S/m), cimento polimérico (0,05 mm/ano; 1,0 × 10³ S/m), poliuretano (0,02 mm/ano, mas com absorção de água que compromete a condutividade) e aço inoxidável 316L (0,01 mm/ano; 1,3 × 10⁶ S/m). Qual é o material mais adequado?

• ❌ A) Cimento polimérico. Está errado: não atende ao limite de corrosão nem ao mínimo de condutividade.
• ✅ B) Aço inoxidável 316L. Correto: sua taxa de corrosão é 0,01 mm/ano e sua condutividade é 1,3 × 10⁶ S/m; atende aos dois requisitos simultaneamente.
• ❌ C) Poliuretano. Está errado: atende ao limite de corrosão, mas a absorção de água compromete a condutividade exigida.
• ❌ D) Liga de alumínio 6061. Está errada: sua condutividade é suficiente, mas a taxa de corrosão excede o máximo permitido.
• ❌ E) Aço carbono revestido com epóxi. Está errado: apesar da condutividade suficiente, sua taxa de corrosão é superior ao limite.

Gabarito comentado: a seleção exige verificar as duas condições, não apenas uma. Este item trata de propriedades dos materiais e corrosão; não aborda diretamente mudança de estado, mas permite discutir como comparar requisitos em uma questão contextualizada.

Próximos passos

Para ampliar a revisão, posso relacionar os exercícios às questões da habilidade EM13CNT307, às questões da habilidade EM13CNT102, às questões da habilidade EM13CNT101 e às questões da habilidade EM13CNT104. Também posso adaptar a seleção ao tempo disponível e ao objetivo da turma usando o gerador de provas do GeraProva; para começar, há cadastro grátis.

Use as questões como ponto de partida e ajuste a sequência ao que sua turma está estudando. O GeraProva pode ajudar a montar novas atividades; confira sempre se o conteúdo e o nível estão alinhados ao seu planejamento.