Atividades de Propriedades e usos de materiais para o ENEM com gabarito

Quando preparo uma sequência de Química para o ENEM, procuro aproximar as propriedades dos materiais de decisões concretas: qual material suporta uma temperatura, conduz eletricidade com menos peso ou protege um alimento sem ampliar desnecessariamente o impacto ambiental. Esse trabalho fica mais consistente quando a turma compara dados, interpreta textos e justifica a escolha, em vez de apenas decorar nomes de substâncias.

Também incluo cálculos de reação quando o contexto pede. Oxidação, reação entre metal e ácido e combustão ajudam a retomar estequiometria enquanto mostram transformações ligadas a materiais e aplicações. Reuni aqui oito questões com gabarito comentado para que você possa usar o conjunto como diagnóstico, atividade de revisão ou ponto de partida para uma discussão orientada.

O que o aluno de ENEM precisa saber sobre Propriedades e usos de materiais

Para resolver questões de propriedades e usos de materiais no ENEM, o aluno precisa relacionar a composição e as propriedades de uma substância à função que ela deve cumprir. Isso envolve comparar condutividade elétrica, densidade e resistência térmica, interpretar dados de polímeros — como a temperatura de transição vítrea — e considerar o comportamento de materiais em diferentes condições de uso. Também é importante avaliar embalagens e outros produtos considerando o ciclo descrito no problema, sem presumir que uma alternativa é sempre mais sustentável apenas por ser reciclável ou biodegradável. Em questões com reações químicas, a leitura da equação balanceada permite calcular quantidades de reagentes e produtos e compreender transformações como oxidação, reação de metais com ácidos e combustão. O foco é usar evidências do enunciado para justificar uma escolha: reconhecer qual propriedade é relevante, comparar os valores fornecidos e distinguir a causa de uma consequência observada.

O que ele precisa saber antes

As questões deste conjunto mobilizam alguns conhecimentos que vale a pena retomar. Para os itens de oxidação, reação entre alumínio e ácido e combustão do metano, o aluno precisa converter massa em quantidade de matéria, usar massa molar e interpretar os coeficientes de uma equação química balanceada. No caso da reação entre HCl e alumínio, também é preciso reconhecer que um metal pode reagir com um ácido liberando hidrogênio.

As questões sobre PET e PLA pressupõem familiaridade com propriedades térmicas dos polímeros e com o significado de temperatura de transição vítrea. Já a comparação entre cobre, alumínio e PEDOT:PSS exige leitura de tabela e compreensão de condutividade e densidade. Para a composição do cátodo, são necessários fórmulas químicas e cálculo de proporções molares. Por fim, a questão de embalagens depende de leitura atenta do cenário e da comparação dos impactos informados, enquanto a questão de polimerização pede distinguir a variável de processo relacionada ao resultado das condições mantidas constantes.

Onde os alunos mais erram

Nos cálculos estequiométricos, um erro recorrente é calcular corretamente os mols de uma substância, mas usar esse resultado como se fosse o de outra, sem aplicar a proporção da equação. Na corrosão do ferro, por exemplo, 100,18 mol de Fe não significam 100,18 mol de O₂: a relação indicada é 4:3. Na reação do alumínio com HCl, é preciso usar a razão 3 mol de H₂ para 6 mol de HCl. Em ambos os casos, conferir os coeficientes antes de calcular ajuda a evitar respostas baseadas em uma proporção intuitiva, mas incorreta.

Em questões de materiais, a armadilha pode ser escolher uma propriedade isolada. O cobre tem a maior condutividade na tabela, mas sua densidade também é muito superior à do alumínio; a escolha exige considerar o baixo peso e a aplicação descrita. De modo parecido, a temperatura de transição vítrea não deve ser confundida com a temperatura de fusão: no item dos copos, o critério dado é permanecer abaixo da Tg para manter maior rigidez. Nos itens de impacto ambiental e polimerização, alguns distratores atraem porque mencionam soluções ou variáveis plausíveis — biodegradabilidade, alumínio, pressão ou cor —, mas o texto apresenta condições específicas. A justificativa precisa seguir os dados fornecidos, e não uma regra geral imaginada.

Como trabalhar em sala

• Faça uma comparação de propriedades com dados simples. Apresente uma tabela de condutividade, densidade e temperatura de uso. Peça que os alunos indiquem qual propriedade importa para cada aplicação e defendam a escolha citando os valores.
• Retome a estequiometria em duas etapas. Antes de calcular, solicite que a turma identifique a substância conhecida, a substância procurada e a razão entre seus coeficientes. Depois, faça a conversão de massa para mol e, quando necessário, de mol para massa.
• Use temperaturas para interpretar polímeros. Coloque lado a lado a temperatura de uso e a Tg de dois materiais. Peça que os alunos expliquem o comportamento esperado com base no critério escrito no enunciado, sem tratar Tg como sinônimo de fusão.
• Promova uma leitura crítica de embalagens. Organize no quadro os impactos e as limitações descritos para cada alternativa. A turma pode separar o que é evidência do texto do que seria uma generalização sobre plástico, papelão, alumínio ou biodegradabilidade.
• Trabalhe causa e indicador. Na questão de polimerização, peça que os alunos classifiquem temperatura, pressão, umidade, tempo e cor como variáveis controladas, fator relacionado ao processo ou observação posterior. Esse procedimento ajuda a justificar a resposta com precisão.

Questões prontas de Propriedades e usos de materiais para o ENEM (com gabarito comentado)

1. Oxidação de uma ponte de aço

Uma ponte de aço em Manaus sofre oxidação: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃. Se 5,60 kg de Fe foram totalmente corroídos, quantos mols de O₂ foram consumidos? (MFe = 55,85 g·mol⁻¹)

• ❌ A) ≈ 75,1 mol. O valor é o resultado correto, mas esta alternativa está identificada como correta? Atenção: sim, a opção A é a resposta. A relação 3/4 aplicada aos mols de Fe resulta em aproximadamente 75,1 mol de O₂.
• ❌ B) ≈ 133,6 mol. Esse valor exigiria uma razão O₂/Fe maior que 1, incompatível com a proporção 3:4 da equação.
• ❌ C) ≈ 150,2 mol. É um valor alto demais para a relação estequiométrica 4Fe:3O₂ apresentada.
• ❌ D) ≈ 100,2 mol. Esse é aproximadamente o número de mols de Fe, não o de O₂ consumidos; falta aplicar a razão entre as substâncias.
• ❌ E) ≈ 50,1 mol. Esse resultado não corresponde ao fator 3/4 exigido pela reação.

Gabarito: A. Converto 5,60 kg em 5600 g e divido pela massa molar do ferro: são aproximadamente 100,18 mol de Fe. A equação indica que 4 mol de Fe consomem 3 mol de O₂; portanto, 100,18 × 3/4 ≈ 75,1 mol de O₂. Para corrigir a leitura das opções acima: A deve ser marcada como correta.

2. Alumínio em contato com ácido clorídrico

Um laboratório armazena 0,50 L de HCl 0,50 M. Uma embalagem de alumínio entra em contato e ocorre: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂. Qual a massa de H₂ liberada, em gramas, se todo o HCl reagir, e qual conclusão sobre usar alumínio como recipiente?

• ❌ A) 0,126 g; não é adequado — liberação menor de H₂. O cálculo corresponde à metade da quantidade correta de hidrogênio, por aplicação incorreta da proporção molar.
• ❌ B) 0,504 g; não é adequado — maior liberação de H₂. A massa foi dobrada indevidamente, por erro na razão molar ou na massa molar do H₂.
• ❌ C) 0,000 g; adequado — HCl não reage com Al em solução diluída. A premissa está errada: a reação apresentada ocorre e libera H₂.
• ✅ D) 0,252 g; não é adequado — reação do Al produz H₂. Há 0,50 × 0,50 = 0,25 mol de HCl; a proporção H₂/HCl é 3/6, então se formam 0,125 mol de H₂. Multiplicando por 2,016 g/mol, obtemos aproximadamente 0,252 g. A reação torna o alumínio inadequado nesse contexto.
• ❌ E) 0,252 g; adequado — Al forma camada protetora e evita reação. Embora a massa calculada esteja correta, a conclusão contradiz a reação do alumínio com HCl descrita no enunciado.

3. Copos de PET ou PLA para bebidas quentes

Em um estudo sobre recipientes descartáveis para bebidas servidas em eventos públicos, foram comparados copos produzidos com unidades repetitivas de PET, de fórmula C₁₀H₈O₄, e de PLA, de fórmula C₃H₄O₂. A temperatura de transição vítrea (Tg) indica a passagem de um estado mais rígido para outro em que o material tende a apresentar maior mobilidade molecular e menor rigidez. No estudo, foram obtidos os valores aproximados de Tg(PET) = 80 °C e Tg(PLA) = 60 °C. Para o uso pretendido, o copo deve permanecer abaixo de sua Tg durante o contato com a bebida. Considerando que as bebidas serão servidas a 70 °C, qual material é mais adequado?

• ❌ A) Nenhum dos dois materiais é adequado, pois a bebida supera a Tg de pelo menos um deles. Isso generaliza para ambos uma condição que ocorre apenas com o PLA; 70 °C é inferior à Tg do PET.
• ❌ B) O PET é menos adequado, pois sua Tg de 80 °C supera a temperatura da bebida. A relação indica o contrário: a bebida está abaixo da Tg do PET, condição compatível com maior rigidez.
• ✅ C) O PET é mais adequado, pois 70 °C é inferior à sua Tg de 80 °C, permitindo que o copo permaneça no estado mais rígido. No PLA, 70 °C supera a Tg de 60 °C, favorecendo maior mobilidade molecular e menor rigidez.
• ❌ D) Os dois materiais são igualmente adequados, pois suas Tg estão próximas de 70 °C. A temperatura de uso fica abaixo da Tg do PET, mas acima da do PLA; a diferença é relevante.
• ❌ E) O PLA é mais adequado, pois sua Tg de 60 °C é menor que a temperatura da bebida. Estar acima da Tg não favorece a manutenção da rigidez; indica maior mobilidade molecular.

Gabarito: C. O aluno deve comparar a temperatura de uso com a Tg indicada para cada polímero. Não é necessário confundir essa transição com fusão: o critério fornecido é a manutenção do copo abaixo da Tg.

4. Escolha de material para fiação de aeronave

Tabela: condutividade elétrica σ (S·m⁻¹), densidade ρ (g·cm⁻³) e limite térmico (°C): Cu σ = 5,96 × 10⁷, ρ = 8,96, Tm = 1085; Al σ = 3,77 × 10⁷, ρ = 2,70, Tm = 660; PEDOT:PSS σ ≈ 1,0 × 10⁴, ρ ≈ 1,3, decomposição ≈ 250 °C. Para fiação de aeronave que opera a 150 °C, priorizando baixo peso e condutividade, qual material é mais adequado?

• ❌ A) PEDOT:PSS, por ser o material mais leve e suficientemente condutor. Sua condutividade é muito inferior à dos metais da tabela e não atende ao equilíbrio buscado.
• ❌ B) Nenhum; fiação deve ser cerâmica devido à estabilidade térmica. A tabela apresenta metais com limites térmicos acima de 150 °C; além disso, a alternativa não atende à necessidade de condução elétrica.
• ❌ C) Combinação cobre+plástico, porque a junção reduz peso mantendo condutividade do cobre. Essa solução não é sustentada pelos dados apresentados, e não supera a vantagem do alumínio em relação entre condutividade e densidade para a aplicação descrita.
• ❌ D) Cobre, pois tem a maior condutividade elétrica absoluta. Considera uma propriedade isolada e ignora a densidade muito maior do cobre, contrariando a prioridade de baixo peso.
• ✅ E) Alumínio, por oferecer boa condutividade com densidade muito menor que o cobre. Sua condutividade é alta e seu limite térmico, 660 °C, está bem acima da temperatura de operação.

Gabarito: E. A decisão exige combinar propriedades: o cobre conduz mais, mas é muito mais denso. O alumínio mantém boa condutividade, pesa menos e suporta a temperatura indicada.

5. Identificação do material do cátodo

Uma cooperativa brasileira está avaliando células de uma bateria de íons lítio para armazenar energia gerada por painéis solares. Em uma amostra do material do cátodo, foram obtidas as seguintes massas aproximadas: 7,0% de lítio, 60,0% de cobalto e 33,0% de oxigênio. Considerando Li = 7 g/mol, Co = 59 g/mol e O = 16 g/mol, qual é o principal material presente no cátodo e qual é sua fórmula química?

• ❌ A) Óxido de dilítio e cobalto, Li₂CoO₃. As proporções não correspondem às quantidades de matéria obtidas a partir das massas fornecidas.
• ❌ B) Óxido de lítio e dicobalto, LiCo₂O₂. A fórmula duplica o cobalto, mas os cálculos apontam aproximadamente uma quantidade de matéria de Co para cada uma de Li.
• ❌ C) Óxido de lítio e cobalto, LiCoO. Considera uma proporção de apenas um oxigênio, embora a análise indique aproximadamente dois mols de O para cada mol de Li e Co.
• ❌ D) Óxido de dilítio e cobalto, Li₂CoO₂. Duplica indevidamente a quantidade de lítio em relação ao cobalto.
• ✅ E) Óxido de lítio e cobalto, LiCoO₂. Em 100 g de amostra, as massas correspondem aproximadamente a 1 mol de Li, 1 mol de Co e 2 mol de O, formando a razão 1:1:2.

Gabarito: E. Dividimos cada massa pela respectiva massa molar: 7/7 = 1 mol de Li, 60/59 ≈ 1 mol de Co e 33/16 ≈ 2 mol de O. A proporção mínima é LiCoO₂.

6. Redução do impacto ambiental de embalagens

Uma cooperativa brasileira de alimentos avaliou alternativas para reduzir o impacto ambiental das embalagens de seus produtos. O estudo considerou produção, transporte e descarte. A equipe concluiu que diminuir em 20% a massa de plástico, sem alterar a proteção do alimento, reduziria diretamente o consumo de matéria-prima e as emissões associadas. A substituição por papelão aumentaria o consumo de água e a área necessária para produzir a matéria-prima. O plástico biodegradável disponível exigiria uma unidade de compostagem industrial, inexistente no município, e o alumínio demandaria mais energia na produção e no transporte. Manter a embalagem atual não modificaria os impactos avaliados. Qual medida deve ser adotada?

• ❌ A) Manter as embalagens plásticas atuais. Essa medida mantém a massa e o material empregados e, conforme o estudo, não reduz os impactos avaliados.
• ✅ B) Reduzir a massa das embalagens plásticas sem alterar sua proteção. A ação diminui matéria-prima e emissões relacionadas, mantendo a função de proteger o alimento, que é uma condição explícita do problema.
• ❌ C) Trocar por embalagens de alumínio. O estudo informa que o alumínio demandaria mais energia na produção e no transporte.
• ❌ D) Adotar embalagens biodegradáveis sem instalar compostagem industrial. A infraestrutura necessária não existe no município, então a substituição não produziria o benefício esperado conforme o cenário descrito.
• ❌ E) Substituir por embalagens de papelão. No estudo, essa opção aumentaria o consumo de água e a área necessária para a matéria-prima.

Gabarito: B. A decisão é contextual: não se declara que um material é sempre superior a outro. Com os impactos e as limitações apresentados, reduzir a massa preservando a proteção é a medida indicada.

7. Controle da polimerização

Em uma indústria brasileira, pesquisadores estudaram a produção de um polímero destinado a embalagens. No reator, a temperatura foi mantida entre 60 °C e 70 °C, faixa em que se obteve o polímero desejado. Quando a temperatura ultrapassou 80 °C, parte das moléculas sofreu reações secundárias, formando um material reticulado, de propriedades diferentes das planejadas. Durante os ensaios, pressão, umidade e tempo de reação foram mantidos constantes. A mudança de cor do produto foi observada apenas depois da formação do material reticulado. Qual condição deve ser prioritariamente controlada para evitar o produto indesejado?

• ❌ A) Umidade. Ela permaneceu constante, e o texto não a relaciona à formação do material reticulado.
• ✅ B) Temperatura. O enunciado associa diretamente valores acima de 80 °C às reações secundárias que formam o produto indesejado.
• ❌ C) Cor. A mudança de cor foi observada depois da formação do material; é uma consequência ou indicador, não a condição de operação apontada como causa.
• ❌ D) Tempo de reação. O tempo foi mantido constante, enquanto o texto identifica a ultrapassagem da faixa de temperatura como fator relacionado ao resultado.
• ❌ E) Pressão. Embora possa ser uma variável de processo, permaneceu constante nos ensaios e não foi associada à reação secundária descrita.

Gabarito: B. A resposta se apoia na comparação entre as condições em que se obteve o polímero desejado e a condição ligada ao produto reticulado. É importante não confundir a mudança de cor, observada depois, com a causa indicada.

8. Massa de dióxido de carbono na combustão do metano

Considere a reação de combustão do metano: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Se a reação ocorre em 16 g de CH₄, calcule a quantidade de CO₂ produzida em gramas. (Massas molares: CH₄ = 16 g/mol; CO₂ = 44 g/mol.)

• ❌ A) 22 g. A equação mostra uma proporção de 1 mol de CH₄ para 1 mol de CO₂; com 16 g de metano, forma-se 1 mol de CO₂, que tem massa de 44 g.
• ✅ B) 44 g. Os 16 g de CH₄ correspondem a 1 mol. A razão entre CH₄ e CO₂ é 1:1, logo se forma 1 mol de CO₂, equivalente a 44 g.
• ❌ C) 88 g. Esse valor é o dobro da massa produzida para a quantidade indicada; a equação não prevê dois mols de CO₂ por mol de CH₄.
• ❌ D) 32 g. Esse valor não resulta da conversão de 1 mol de CO₂ pela massa molar fornecida, que é 44 g/mol.
• ❌ E) 16 g. Confunde a massa inicial do metano com a massa do produto; as massas molares de CH₄ e CO₂ são diferentes.

Gabarito: B. A equação balanceada indica que 1 mol de CH₄ produz 1 mol de CO₂. Como 16 g de CH₄ equivalem a 1 mol, a massa de CO₂ é 1 × 44 = 44 g.

Próximos passos para sua aula

Você pode aplicar as questões em uma atividade completa ou selecionar blocos: cálculos de reação, comparação de propriedades e análise de impactos. Depois, peça que os alunos registrem não apenas a alternativa escolhida, mas também o dado do enunciado que sustenta a decisão. Para ampliar a prática, consulte as questões da habilidade EM13CNT101, as questões da habilidade EM13CNT104 e as questões da habilidade EM13CNT307. Você também pode montar uma avaliação personalizada no gerador de provas do GeraProva ou fazer seu cadastro grátis.

Use as questões como ponto de partida e adapte o ritmo e a seleção à sua turma. O GeraProva ajuda a preparar atividades; a escolha pedagógica continua com você.