Questão 129 do ENEM PPL 2019

2º dia · Ciências da Natureza

O etanol é um combustível renovável obtido da cana-de-açúcar e é menos poluente do que os combustíveis fósseis, como a gasolina e o diesel. O etanol tem densidade 0{,}8\frac{\text{g}}{\text{cm}^3}, massa molar 46\frac{\text{g}}{\text{mol}} e calor de combustão aproximado de -1\text{ }300\frac{\text{kJ}}{\text{mol}}. Com o grande aumento da frota de veículos, tem sido incentivada a produção de carros bicombustíveis econômicos, que são capazes de render até 20\frac{\text{km}}{\text{L}} em rodovias, para diminuir a emissão de poluentes atmosféricos.

O valor correspondente à energia consumida para que o motorista de um carro econômico, movido a álcool, percorra 400 km na condição de máximo rendimento é mais próximo de

  1. A
    565 MJ.
  2. B
    452 MJ.
  3. C
    520 kJ.
  4. D
    390 kJ.
  5. E
    348 kJ.
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Resolução comentada

A ideia é converter a distância em volume de etanol, depois em massa, depois em mols, e por fim em energia usando o calor de combustão.

  1. Volume consumido: com 20\ \text{km/L}, para 400\ \text{km} temos \dfrac{400}{20} = 20\ \text{L} = 20\,000\ \text{cm}^3.

  2. Massa de etanol, com densidade 0{,}8\ \text{g/cm}^3: m = 0{,}8 \times 20\,000 = 16\,000\ \text{g}.

  3. Quantidade de matéria, com massa molar 46\ \text{g/mol}: n = \dfrac{16\,000}{46} \approx 348\ \text{mol}.

  4. Energia liberada, a 1\,300\ \text{kJ} por mol: E = 348 \times 1\,300 \approx 452\,400\ \text{kJ}.

  5. Em megajoules, 1\ \text{MJ} = 1\,000\ \text{kJ}, então E \approx 452\ \text{MJ}.

O sinal negativo do calor de combustão indica só que a energia é liberada; a energia consumida é o valor em módulo.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa E engana quem para no número de mols (≈ 348) e o toma como energia; as opções C, D e E também estão em kJ, unidade errada para a ordem de grandeza.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem relação com as etapas corretas; não resulta da conversão de volume, massa e mols.
  • CErra a unidade (kJ em vez de MJ) e o valor não corresponde ao cálculo.
  • DValor em kJ sem base no cálculo; esquece de multiplicar pelo calor de combustão por mol.
  • EConfunde o número de mols (cerca de 348) com a energia, parando antes de multiplicar por 1 300 kJ/mol.

Assuntos: termoquímica, calor de combustão, estequiometria.

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