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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 102 do ENEM PPL 2022

2º dia · Ciências da Natureza · H26 · Química: Combustão e poder calorífico

Os combustíveis são materiais utilizados na produção de energia que, dependendo da sua composição, podem produzir diferentes substâncias. Por exemplo, numa queima completa, o hidrogênio se transforma em \ce{H2O}; e o carbono, em \ce{CO2}.

O quadro apresenta as entalpias de combustão de alguns combustíveis nas condições padrão.

Combustível Fórmula Entalpia padrão de combustão \left(\frac{\text{kJ}}{\text{mol}}\right)
Carbono \ce{C} -394
Etino \ce{C2H2} -1\ 300
Propano \ce{C3H8} -2\ 220
Butano \ce{C4H10} -2\ 878
Octano \ce{C8H18} -5\ 471

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. São Paulo: Bookman, 2018 (adaptado).

Visando a redução do impacto ambiental, qual dos combustíveis listados libera maior quantidade de energia com menor produção de \ce{CO2}?

  1. A
    Carbono.
  2. B
    Etino.
  3. C
    Propano.
  4. D
    Butano.
  5. E
    Octano.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O que a questão pede é a energia liberada por mol de \ce{CO2} produzido. Como cada combustível tem um número diferente de carbonos, não basta comparar as entalpias por mol de combustível: é preciso dividir pelo número de mols de \ce{CO2} formados na queima completa, que é igual ao número de átomos de carbono da fórmula.

Calculando a energia por mol de \ce{CO2}:

  1. Carbono (\ce{C}): 1 mol de \ce{CO2}, então 394/1 = 394\ \text{kJ}.
  2. Etino (\ce{C2H2}): 2 mol de \ce{CO2}, então 1\ 300/2 = 650\ \text{kJ}.
  3. Propano (\ce{C3H8}): 3 mol de \ce{CO2}, então 2\ 220/3 = 740\ \text{kJ}.
  4. Butano (\ce{C4H10}): 4 mol de \ce{CO2}, então 2\ 878/4 = 719{,}5\ \text{kJ}.
  5. Octano (\ce{C8H18}): 8 mol de \ce{CO2}, então 5\ 471/8 \approx 684\ \text{kJ}.

O maior valor é o do propano, com 740\ \text{kJ} liberados por mol de \ce{CO2}. Isso acontece porque o propano tem proporção relativamente alta de hidrogênio, e a formação de \ce{H2O} também libera energia sem gerar \ce{CO2}.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa E engana quem compara apenas a maior entalpia de combustão (−5 471 kJ/mol) sem dividir pelo número de mols de CO2 produzidos.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO carbono libera só 394 kJ por mol de CO2, o menor valor da lista.
  • BO etino libera 650 kJ por mol de CO2, abaixo do propano.
  • DO butano libera cerca de 719,5 kJ por mol de CO2, um pouco abaixo do propano.
  • EEscolher o octano por ter a maior entalpia total ignora que ele produz 8 mol de CO2; por mol de CO2 rende cerca de 684 kJ.

Assunto: Combustão e poder calorífico.

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