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Questão 97 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H24 · Química: Leis ponderais e balanceamento

As plantas realizam fotossíntese pela captura do gás carbônico atmosférico e, juntamente com a água e a luz solar, produzem os carboidratos. No esquema está apresentada a equação desse processo, em que as letras x e y representam os coeficientes estequiométricos da reação.

Esquema da equação química da fotossíntese com reagentes x CO2 e y H2O, sob ação de Luz, formando uma unidade polimérica de carboidrato com grau de polimerização n, mais 12n O2

Quais são os valores dos coeficientes x e y da equação balanceada de produção do carboidrato e oxigênio?

  1. A
    x = 7\text{n}; y = 20\text{n}
  2. B
    x = 10\text{n}; y = 8\text{n}
  3. C
    x = 10\text{n}; y = 14\text{n}
  4. D
    x = 12\text{n}; y = 10\text{n}
  5. E
    x = 14\text{n}; y = 6\text{n}
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Resolução comentada

O balanceamento deve conservar o número de átomos de cada elemento: tudo o que aparece nos reagentes precisa aparecer nos produtos.

Primeiro, é necessário contar os átomos da estrutura desenhada. Na representação em bastão, cada vértice ou extremidade sem símbolo corresponde a um carbono, e os hidrogênios ligados aos carbonos ficam implícitos. Os oxigênios, por sua vez, estão indicados.

A unidade entre parênteses contém 12 carbonos, 20 hidrogênios e 10 oxigênios, com fórmula \ce{C12H20O10}. Como essa unidade se repete n vezes, o carboidrato contém 12n carbonos, 20n hidrogênios e 10n oxigênios.

  1. Carbono: cada molécula de \ce{CO2} fornece um átomo de carbono. Portanto,

    x=12n.

  2. Hidrogênio: cada molécula de água fornece dois átomos de hidrogênio. Assim,

    2y=20n\quad\Rightarrow\quad y=10n.

  3. Conferência do oxigênio: nos reagentes, há

    2(12n)+10n=34n

    átomos de oxigênio. Nos produtos, são 10n no carboidrato e 2(12n)=24n no gás oxigênio, totalizando também 34n.

Logo, os coeficientes são x=12n e y=10n.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AFornece apenas 7n carbonos e 40n hidrogênios, em vez dos 12n e 20n exigidos pelo carboidrato.
  • BFornece 10n carbonos e 16n hidrogênios, quantidades insuficientes para formar o carboidrato.
  • CFornece 10n carbonos e 28n hidrogênios, sem conservar esses elementos.
  • EFornece 14n carbonos e 12n hidrogênios, em desacordo com a composição do carboidrato.

Assunto: Leis ponderais e balanceamento.

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