Questão 62 do ENEM PPL 2016

1º dia · Ciências da Natureza

Para comparar a eficiência de diferentes combustíveis, costuma-se determinar a quantidade de calor liberada na combustão por mol ou grama de combustível. O quadro mostra o valor de energia liberada na combustão completa de alguns combustíveis.

Combustível \Delta\text{H}_\text{c}^\circ a 25\ ^\circ\text{C} (kJ/mol)
Hidrogênio (\ce{H2}) -286
Etanol (\ce{C2H5OH}) -1\ 368
Metano (\ce{CH4}) -890
Metanol (\ce{CH3OH}) -726
Octano (\ce{C8H18}) -5\ 471

As massas molares dos elementos H, C e O são iguais a 1\ \text{g/mol}, 12\ \text{g/mol} e 16\ \text{g/mol}, respectivamente.

ATKINS, P. Princípios de química. Porto Alegre: Bookman, 2007 (adaptado).

Qual combustível apresenta maior liberação de energia por grama?

  1. A
    Hidrogênio.
  2. B
    Etanol.
  3. C
    Metano.
  4. D
    Metanol.
  5. E
    Octano.
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Resolução comentada

O quadro dá a energia por mol, mas a pergunta é por grama. Então dividimos o calor liberado por mol pela massa molar de cada combustível.

Massas molares (H = 1, C = 12, O = 16):

  1. \ce{H2}: 2\ \text{g/mol} → 286 \div 2 = 143\ \text{kJ/g}
  2. \ce{C2H5OH}: 2\cdot12 + 6\cdot1 + 16 = 46\ \text{g/mol} → 1368 \div 46 \approx 29{,}7\ \text{kJ/g}
  3. \ce{CH4}: 12 + 4 = 16\ \text{g/mol} → 890 \div 16 \approx 55{,}6\ \text{kJ/g}
  4. \ce{CH3OH}: 12 + 4 + 16 = 32\ \text{g/mol} → 726 \div 32 \approx 22{,}7\ \text{kJ/g}
  5. \ce{C8H18}: 8\cdot12 + 18 = 114\ \text{g/mol} → 5471 \div 114 \approx 48\ \text{kJ/g}

O hidrogênio libera de longe a maior energia por grama (143\ \text{kJ/g}), pois sua molécula é muito leve: pouca massa já corresponde a muitos mols.

O octano tem o maior valor por mol, mas sua massa molar grande faz ele perder na comparação por grama.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa E engana quem compara apenas os valores por mol do quadro (o octano tem o maior) sem dividir pela massa molar.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BEtanol libera cerca de 29,7 kJ/g, muito abaixo do hidrogênio.
  • CMetano libera cerca de 55,6 kJ/g, o segundo maior valor, mas inferior ao do hidrogênio.
  • DMetanol tem o menor valor por grama, cerca de 22,7 kJ/g.
  • EOctano tem o maior valor por mol, mas por grama libera só cerca de 48 kJ/g.

Assuntos: termoquímica, entalpia de combustão, massa molar.

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