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Questão 100 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H21 · Química: Energia de ativação e catálise

Grande parte da atual frota brasileira de veículos de passeio tem tecnologia capaz de identificar e processar tanto o etanol quanto a gasolina. Quando queimados, no interior do motor, esses combustíveis são transformados em produtos gasosos, num processo com variação de entalpia menor que zero (\Delta\text{H} < 0). Esse processo necessita de uma energia de ativação, a qual é fornecida por uma centelha elétrica.

O gráfico que esboça a variação da energia potencial no progresso da reação é representado por:

  1. A
    Gráfico de energia potencial versus progresso da reação, partindo de um nível baixo e subindo em curva suave até um patamar final mais alto, sem pico de energia de ativação.
  2. B
    Gráfico de energia potencial versus progresso da reação, representado por uma reta continuamente decrescente.
  3. C
    Gráfico de energia potencial versus progresso da reação, partindo de um nível baixo, subindo até um pico e retornando ao mesmo nível inicial.
  4. D
    Gráfico de energia potencial versus progresso da reação, iniciando em patamar alto e decrescendo diretamente para um patamar baixo, sem pico inicial de ativação.
  5. E
    Gráfico de energia potencial versus progresso da reação, iniciando em patamar intermediário, subindo até um pico de energia de ativação e decaindo para um patamar final mais baixo que o inicial.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O gráfico precisa mostrar duas informações do enunciado.

  1. \Delta\text{H} < 0: a reação é exotérmica, ou seja, libera energia. Os produtos têm energia potencial menor que a dos reagentes, então o patamar final fica abaixo do inicial. Isso elimina a alternativa A (final mais alto) e a C (final igual ao inicial, \Delta\text{H} = 0).

  2. Energia de ativação: a reação só começa depois que a centelha fornece energia. Essa energia é a barreira que os reagentes precisam vencer, representada por um pico antes da queda. Assim, o gráfico deve subir até um máximo e só depois descer. Isso elimina a B (reta decrescente) e a D (queda direta), que não têm pico.

A única curva que combina as duas características (reagentes em um patamar, subida até o pico de ativação e descida até produtos em patamar mais baixo) é a da alternativa E. A diferença entre o patamar inicial e o final é o \Delta\text{H} negativo, e a altura do pico em relação ao patamar inicial é a energia de ativação fornecida pela centelha.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Amostra produtos com energia maior que a dos reagentes (reação endotérmica, \Delta\text{H}>0) e não tem pico de ativação.
  • Breta decrescente sem barreira: mostra liberação de energia, mas ignora a energia de ativação.
  • Ctem o pico, mas produtos e reagentes no mesmo nível, o que significa \Delta\text{H}=0.
  • Dmostra \Delta\text{H}<0, mas a queda é direta, sem o pico da energia de ativação.

Assuntos: Energia de ativação e catálise, Reações exotérmicas e endotérmicas.

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