Atividades de Transformações de materiais para o ENEM com gabarito

Quando preparo uma turma para o ENEM, procuro mostrar que transformações de materiais não aparecem só como equações para balancear. Elas podem estar ligadas à corrosão de estruturas, ao uso de combustíveis, à compostagem de polímeros e à escolha de materiais com determinadas propriedades. Em sala, trabalho a leitura dos dados junto com os conceitos: é comum que uma conta correta dependa primeiro de identificar o que a unidade representa ou qual propriedade realmente responde à situação apresentada.

Reuni aqui oito questões de Química com gabarito comentado para apoiar esse trabalho. Elas percorrem oxirredução, combustão, polímeros, proteção contra corrosão, precipitação, condutividade, neutralização e reatividade. Uso os comentários para tornar visível o raciocínio esperado e para discutir por que distratores plausíveis não se sustentam. As habilidades envolvidas incluem EM13CNT101 e EM13CNT307.

O que o aluno de ENEM precisa saber sobre Transformações de materiais

Para responder a questões de Transformações de materiais no ENEM, o estudante precisa relacionar composição, estrutura, propriedades e mudanças químicas ou físicas ao contexto descrito. Isso inclui reconhecer oxidação e redução em processos de corrosão, acompanhar a transferência de elétrons e converter mols em massa com unidades consistentes. Também envolve interpretar o calor de combustão para estimar a quantidade de combustível, distinguir temperatura de transição vítrea de temperatura de fusão em polímeros e compreender como a mobilidade das cadeias pode favorecer a hidrólise. Em soluções, é importante aplicar o produto de solubilidade para determinar o início de uma precipitação e considerar a estequiometria dos íons. A comparação de condutividades, a neutralização entre ácido e base e a identificação de propriedades relacionadas à reatividade completam o conjunto. No ENEM, esses conhecimentos costumam ser mobilizados a partir de dados e situações aplicadas; por isso, não basta memorizar definições: é preciso selecionar a informação pertinente e justificar a conclusão.

O que ele precisa saber antes

Antes dessas atividades, vale conferir se a turma tem ferramentas para acompanhar as contas e interpretar as transformações. Para a questão da corrosão do alumínio, os pré-requisitos são reações de oxirredução e cálculo estequiométrico. Na combustão do etanol, entram calor de combustão, molaridade e massa molar. O item de polímeros requer noções de hidrólise e propriedades térmicas, especialmente Tg e Tm. Já a proteção do aço pede compreensão de corrosão galvânica e semirreações eletroquímicas.

Para a precipitação de PbI₂, retome molaridade, solubilidade e produto de solubilidade. Na comparação de condutividade, revise propriedades elétricas dos materiais. A neutralização exige reação ácido-base e pH; a questão sobre tintas pede reconhecer propriedades químicas e reações entre materiais. Se algum conceito estiver distante, uma retomada breve com unidades, equação e significado físico costuma ajudar antes da resolução completa.

Onde os alunos mais erram

Nas questões quantitativas, os distratores exploram confusões entre mol e grama, além de erros de conversão e de casas decimais. Na corrosão do alumínio, por exemplo, é preciso usar a relação de três elétrons por átomo de Al. Tratar 0,1667 mol como se fossem 0,1667 g produz uma resposta incompatível com a massa molar. Na combustão, o calor dado está associado a cada mol de etanol: primeiro se encontra a quantidade de matéria, depois se converte para massa.

Em materiais, outro erro é escolher uma propriedade que parece relacionada, mas não responde ao problema. Na questão do PLA e do PET, confundir Tg com Tm leva a tomar a fusão como condição necessária para a hidrólise. Na proteção contra corrosão, comparar metais sem avaliar o papel do ânodo sacrificial pode levar a uma escolha inadequada. Também é importante separar a condutividade entre opções próximas: cobre conduz muito bem, mas o valor fornecido para a prata é maior.

Nas soluções, aparecem deslizes com volume e unidade: a quantidade de KI depende do volume de 0,100 L, e o resultado em gramas não pode ser apresentado como mol. Na neutralização, volumes iguais de soluções de mesma concentração de HCl e NaOH fornecem quantidades equivalentes, sem excesso de ácido ou base. Por fim, em uma análise de tinta, viscosidade, cor e ponto de fusão são propriedades, mas não indicam diretamente a reatividade química com o metal.

Como trabalhar em sala

• Comece pela leitura das unidades. Antes de calcular, peça que a turma circule os dados e anote ao lado o que cada unidade representa. Esse passo ajuda a separar mol, grama, litro, quilojoule e concentração.
• Desenhe as semirreações. Em corrosão, organize oxidação e redução em linhas distintas. Depois, acompanhe os elétrons e relacione a proporção da equação à massa corroída ou à proteção do metal.
• Compare propriedades com uma tabela curta. Para polímeros, anote Tg, Tm e temperatura de compostagem. Para condutividade, ordene os valores fornecidos. A tabela permite localizar qual dado é decisivo sem depender apenas de palavras-chave.
• Peça justificativas para os distratores. Em duplas, os estudantes podem explicar por que uma alternativa tentadora falha. Dê atenção a erros de unidade, interpretação de propriedade e excesso ou ausência de reagente.
• Finalize com uma resolução comentada individual. Depois da discussão, peça que cada estudante registre o conceito, a operação e a unidade da resposta. Assim, você verifica não só a alternativa marcada, mas o percurso usado.

Questões prontas de Transformações de materiais para o ENEM (com gabarito comentado)

1. Corrosão do alumínio em ambiente costeiro

Uma fachada de alumínio em cidade costeira sofre pites por Cl⁻. Escreva as semirreações e a reação global; calcule a massa de Al corroída se 0,50 mol de elétrons foram transferidos. Considere M(Al) = 26,98 g·mol⁻¹.

• ✅ A) 4,50 g de Al corroído (0,1667 mol). Al → Al³⁺ + 3e⁻; O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻; reação global: 4Al + 3O₂ + 6H₂O → 4Al(OH)₃. Cada mol de Al libera três mols de elétrons: 0,50 ÷ 3 = 0,1667 mol de Al. Multiplicando pela massa molar, obtém-se aproximadamente 4,50 g.
• ❌ B) 6,75 g, considerando Al²⁺. O alumínio é representado oxidando-se a Al³⁺ nesta situação, não a Al²⁺; a proporção de elétrons usada está errada.
• ❌ C) 13,49 g, considerando um elétron por Al. A semirreação de oxidação do alumínio envolve três elétrons por átomo, não um.
• ❌ D) 2,25 g, considerando seis elétrons por Al. Essa proporção não corresponde à oxidação Al → Al³⁺, que libera três elétrons.
• ❌ E) 0,1667 g. 0,1667 é a quantidade em mol de alumínio; para obter a massa, é necessário multiplicar pela massa molar.

O primeiro passo é identificar a semirreação do metal antes de converter elétrons em quantidade de alumínio.

2. Massa de etanol para atender à demanda de uma caldeira

Uma caldeira industrial necessita de 1,00 × 10⁵ kJ. Qual massa de etanol, C₂H₅OH, é necessária, sabendo que ΔHc° = −1367 kJ·mol⁻¹ e M = 46,07 g·mol⁻¹? A reação é C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O.

• ❌ A) 73,14 g. 73,14 corresponde aproximadamente à quantidade de etanol em mol, não à massa em gramas. Falta multiplicar pela massa molar.
• ✅ B) Aproximadamente 3,37 kg de etanol (73,1 mol). Divide-se 1,00 × 10⁵ kJ por 1367 kJ·mol⁻¹, obtendo cerca de 73,14 mol. Multiplicando por 46,07 g·mol⁻¹, resulta em aproximadamente 3370 g, ou 3,37 kg.
• ❌ C) 6,74 kg. Esse resultado dobra a massa calculada, embora o calor de combustão já esteja expresso por mol de etanol.
• ❌ D) 3,37 g. O cálculo chega a cerca de 3370 g; converter para quilogramas não significa retirar o fator mil sem ajustar a unidade.
• ❌ E) 1,37 × 10² kg. Esse valor resulta de uma conversão incorreta de unidades e não corresponde à divisão do calor necessário pelo calor por mol.

É útil manter as unidades escritas em cada etapa: elas mostram por que primeiro se obtêm mols e, depois, gramas.

3. Escolha de polímero para compostagem doméstica

Uma cooperativa de Recife compara PLA e PET para talheres destinados à compostagem doméstica, realizada a aproximadamente 60 °C, em ambiente úmido. No PLA, a hidrólise pode formar ácido lático: (C₃H₄O₂)n + n H₂O → n C₃H₆O₃. A Tg e a Tm do PLA são aproximadamente 60 °C e 160 °C; as do PET são 75 °C e 255 °C. Ao atingir ou superar a Tg, as cadeias apresentam maior mobilidade. Qual polímero é mais apropriado, considerando a tendência à hidrólise e posterior biodegradação?

• ✅ A) PLA. A 60 °C, ele atinge aproximadamente sua Tg. A maior mobilidade das cadeias favorece o contato com a água e a hidrólise; o PET permanece abaixo de sua Tg. A fusão não é necessária para esse processo.
• ❌ B) Nenhum dos polímeros, porque a hidrólise exige ultrapassar a Tm. O enunciado relaciona a tendência à hidrólise à mobilidade perto ou acima da Tg, não à fusão do material.
• ❌ C) Os dois, porque a temperatura é inferior às duas Tm. Não fundir não significa que os polímeros tenham a mesma mobilidade ou a mesma tendência à hidrólise.
• ❌ D) PET, pois sua Tm mais alta acelera a hidrólise. A Tm não é o dado determinante apresentado; é preciso comparar a temperatura de compostagem com a Tg.
• ❌ E) PET, pois sua Tg mais alta indica maior mobilidade a 60 °C. A 60 °C, o PET está abaixo de sua Tg, condição associada a menor mobilidade das cadeias.

O comentário pode ser usado para retomar a diferença entre transição vítrea e fusão sem tratar essas temperaturas como equivalentes.

4. Proteção de uma viga de aço em atmosfera salina

Uma viga de aço exposta à atmosfera salina de Fortaleza apresenta oxidação acelerada. Considerando Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ e O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻, qual proteção é mais adequada para evitar corrosão galvânica em longo prazo?

• ✅ A) Galvanização por Zn, como revestimento sacrificial. O zinco é mais anódico que o ferro e pode oxidar-se preferencialmente, protegendo o aço mesmo em ambiente salino.
• ❌ B) Aplicar localmente um ânodo de magnésio sacrificial. O magnésio é ainda mais anódico que o zinco e pode consumir-se rapidamente em água salgada, exigindo substituições frequentes.
• ❌ C) Formar revestimento de óxido de alumínio in situ. Embora o óxido de alumínio possa ser protetor, a opção não oferece a proteção sacrificial descrita para a galvanização.
• ❌ D) Usar pintura epóxi sem tratamento adicional. A tinta atua como barreira, mas danos no revestimento podem expor o metal ao ambiente salino e permitir corrosão.
• ❌ E) Substituir por aço inox 304 sem passivação extra. A opção fornecida pode sofrer pites na presença de cloretos e não é a proteção indicada entre as alternativas.

Peça que a turma diferencie uma barreira física de uma proteção em que outro metal se oxida preferencialmente.

5. Massa de KI necessária para iniciar a precipitação de PbI₂

Há 100,0 mL de solução com [Pb²⁺] = 1,00 × 10⁻³ M. Para iniciar a precipitação de PbI₂, com Ksp = 8,5 × 10⁻⁹, qual massa mínima de KI deve ser adicionada ao mesmo volume? Considere M(KI) = 166,0 g·mol⁻¹ e PbI₂(s) ⇌ Pb²⁺ + 2I⁻.

• ✅ A) Aproximadamente 0,0484 g de KI. Pelo Ksp = [Pb²⁺][I⁻]², a concentração crítica de iodeto é √(8,5 × 10⁻⁹ ÷ 1,00 × 10⁻³) = 2,915 × 10⁻³ M. Em 0,100 L, isso corresponde a 2,915 × 10⁻⁴ mol de I⁻ e, portanto, de KI. A massa é cerca de 0,0484 g.
• ❌ B) 0,0484 mol de KI. O valor calculado é uma massa em gramas; a quantidade de matéria é aproximadamente 2,915 × 10⁻⁴ mol.
• ❌ C) 0,0484 mg de KI. A massa calculada é 0,0484 g, equivalente a 48,4 mg, e não a 0,0484 mg.
• ❌ D) 0,483 g de KI. Esse resultado considera um volume dez vezes maior. O cálculo deve usar 0,100 L.
• ❌ E) 0,00484 g de KI. O valor é dez vezes menor que o obtido ao manter corretamente a casa decimal.

A relação de solubilidade determina a concentração crítica; o volume da amostra entra na conversão para mols.

6. Comparação da condutividade elétrica dos materiais

Identifique o material com maior condutividade elétrica à temperatura ambiente: Ag = 6,30 × 10⁷ S·m⁻¹; Cu = 5,96 × 10⁷; Al = 3,77 × 10⁷; Fe = 1,00 × 10⁷; grafite = 2,00 × 10⁴.

• ❌ A) Alumínio. Seu valor é elevado, mas inferior aos valores apresentados para prata e cobre.
• ❌ B) Grafite. O valor fornecido é muito menor que os dos metais listados.
• ❌ C) Cobre. Conduz muito bem, mas o valor é ligeiramente inferior ao da prata.
• ❌ D) Ferro. Sua condutividade informada é menor que a da prata, do cobre e do alumínio.
• ✅ E) Prata. O maior valor da lista é 6,30 × 10⁷ S·m⁻¹; portanto, a prata é a resposta.

Aqui, não é necessário inferir a propriedade a partir do uso cotidiano: basta comparar os números com atenção à potência de dez.

7. Variação de pH na neutralização de HCl e NaOH

Considere HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Qual é o pH quando se adicionam 50 mL de HCl 0,1 M a 50 mL de NaOH 0,1 M?

• ❌ A) pH 1,0. Esse valor indica solução ácida, mas as quantidades de ácido e base são equivalentes.
• ✅ B) pH 7,0. Os reagentes são fortes, têm a mesma concentração e foram usados em volumes iguais; a neutralização ocorre sem excesso de ácido ou base.
• ❌ C) pH 14,0. Esse valor indicaria solução fortemente básica, o que não corresponde à neutralização completa.
• ❌ D) pH 4,5. Um pH abaixo de 7 indica acidez residual, mas não há excesso de HCl nas condições dadas.
• ❌ E) pH 9,0. Um pH acima de 7 indicaria excesso de base, que não ocorre com quantidades equivalentes.

Antes de escolher um pH, compare os mols de cada reagente: volume e concentração iguais produzem quantidades iguais.

8. Propriedade química de uma tinta em contato com metal

Um estudante desenvolveu um experimento para comparar a resistência de diferentes tintas em superfícies metálicas. Qual propriedade química deve ser analisada para garantir que a tinta não reaja com o metal?

• ❌ A) Viscosidade. Ela descreve uma característica física do escoamento, não mede diretamente a reatividade química.
• ✅ B) pH da tinta. O gabarito considera o pH uma propriedade química relevante; uma tinta neutra evita reações ácidas com o metal no contexto apresentado.
• ❌ C) Cor da tinta. A cor não informa se haverá reação química entre a tinta e a superfície metálica.
• ❌ D) Ponto de fusão. Essa propriedade física não indica, por si só, a reatividade da tinta com o metal.
• ❌ E) Concentração de pigmentos. Essa informação não é, neste item, um indicador direto de reatividade química.

Use a questão para separar propriedades físicas, que descrevem características observáveis, de propriedades químicas, relacionadas à possibilidade de transformação por reação.

Próximos passos para sua turma

As oito questões permitem alternar interpretação de dados, explicação conceitual e cálculo. Você pode selecionar os itens conforme o conteúdo já estudado e usar os comentários para planejar uma retomada objetiva. Para ampliar a prática, consulte questões da habilidade EM13CNT101 e questões da habilidade EM13CNT307. Também dá para montar uma avaliação própria com o gerador de provas do GeraProva e iniciar pelo cadastro grátis.

Espero que este material ajude a transformar a correção em uma conversa produtiva sobre conceitos, unidades e escolhas de materiais. Adapte as questões ao percurso da sua turma e use o GeraProva para preparar novas atividades quando precisar.