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Questão 69 do ENEM 2010

1º dia · Ciências da Natureza · H26 · Química: Combustão e poder calorífico

No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veículos. Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte.

Álcool Densidade
a 25 °C
(g/mL)		 Calor de
Combustão
(kJ/mol)
Metanol
(\ce{CH3OH})		 0,79 -726,0
Etanol
(\ce{CH3CH2OH})		 0,79 -1367,0

BAIRD, C. Química Ambiental. São Paulo: Artmed, 1995 (adaptado).

Dados: Massas molares em g/mol: \text{H} = 1{,}0; \text{C} = 12{,}0; \text{O} = 16{,}0.

Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar

  1. A
    metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22{,}7\text{ kJ} de energia por litro de combustível queimado.
  2. B
    etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29{,}7\text{ kJ} de energia por litro de combustível queimado.
  3. C
    metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17{,}9\text{ MJ} de energia por litro de combustível queimado.
  4. D
    etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23{,}5\text{ MJ} de energia por litro de combustível queimado.
  5. E
    etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33{,}7\text{ MJ} de energia por litro de combustível queimado.
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Resolução comentada

Como o custo de produção é o mesmo, vale mais a pena o álcool que libera mais energia por litro. O quadro dá o calor de combustão por mol, então é preciso converter para litro, usando a massa molar e a densidade.

Massas molares:

  • Metanol, \ce{CH3OH}: 12+4\cdot1+16=32\ \text{g/mol}.
  • Etanol, \ce{C2H5OH}: 2\cdot12+6\cdot1+16=46\ \text{g/mol}.

Massa em 1 L: a densidade é 0{,}79\ \text{g/mL}, então 1 L (1000 mL) tem 790\ \text{g} de cada álcool.

  1. Mols de metanol em 1 L: \dfrac{790}{32}\approx 24{,}7\ \text{mol}.
  2. Energia do metanol: 24{,}7\cdot 726{,}0\approx 17\,900\ \text{kJ}\approx 17{,}9\ \text{MJ}.
  3. Mols de etanol em 1 L: \dfrac{790}{46}\approx 17{,}2\ \text{mol}.
  4. Energia do etanol: 17{,}2\cdot 1367{,}0\approx 23\,500\ \text{kJ}\approx 23{,}5\ \text{MJ}.

Por litro, o etanol libera mais energia (23{,}5\ \text{MJ} > 17{,}9\ \text{MJ}), embora o metanol tenha mais mols por litro. Logo, o etanol é mais vantajoso.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C traz o valor correto para o metanol, mas com a conclusão errada; quem para no metanol, que tem mais mols por litro, cai nela.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AEscolhe o metanol e dá um valor em kJ que não corresponde ao cálculo por litro, além de o metanol liberar menos energia.
  • BIndica o etanol, mas o valor de 29{,}7\ \text{kJ} por litro está errado (unidade e ordem de grandeza).
  • CO valor de 17{,}9\ \text{MJ} por litro está correto para o metanol, mas a conclusão é errada, pois o etanol libera mais energia por litro.
  • EConclui corretamente pelo etanol, mas o valor de 33{,}7\ \text{MJ} está errado, pois usa a massa molar ou a quantidade de mols de forma incorreta.

Assuntos: Combustão e poder calorífico, Mol, massa molar e constante de Avogadro.

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