Sachverhalt: A. Der 1985 geborene A._ leidet an einer Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (nachfolgend: ADHS). Anfang September 2015 ersuchte er erneut um berufliche Massnahmen, nachdem die IV-Stelle des Kantons Zürich eine erste Arbeitsvermittlung erfolglos abgeschlossen hatte (Verfügung vom 28. Juni 2013). Die Verwaltung veranlasste eine modulare Abklärung in der B._. Ferner übernahm sie die Kosten für verschiedene Basiskurse an der Schule C._, wo der Versicherte ab 1. März 2016 einen Ausbildungsplatz erhielt. Nach durchgeführtem Vorbescheidverfahren wies die IV-Stelle das Gesuch um Übernahme der Ausbildungskosten ab, da keine Anhaltspunkte bestünden, dass eine angemessene reguläre Ausbildung invaliditätsbedingt unmöglich sei (Verfügung vom 23. August 2016). B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich mit Entscheid vom 15. Mai 2017 ab. C. A._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen mit den Rechtsbegehren, in Aufhebung des angefochtenen Entscheides sei festzustellen, dass grundsätzlich Anspruch auf berufliche Massnahmen bestehe. Für die Ausbildung an der Hotelfachschule seien ihm Taggelder und das notwendige Coaching zuzusprechen. Sodann beantragt A._ die unentgeltliche Rechtspflege. Die IV-Stelle schliesst auf Abweisung der Beschwerde. Das Bundesamt für Sozialversicherungen verzichtet auf eine Vernehmlassung.