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Questão 84 do ENEM 2015

1º dia · Ciências da Natureza · H26 · Química: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação

O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo \Delta H_1 a variação de entalpia devido à queima de 1 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e \Delta H_2 a variação de entalpia envolvida na conversão de 1 g de água no estado gasoso para o estado líquido.

Diagrama de energia com eixo vertical crescente para cima e três níveis: Bio-óleo + O₂ (g) no nível superior; CO₂ (g) + H₂O (g) no intermediário; CO₂ (g) + H₂O (ℓ) no inferior. Uma seta do nível superior ao inferior indica ΔH₁ = −18,8 kJ/g; outra, do intermediário ao inferior, indica ΔH₂ = −2,4 kJ/g.

A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em \ce{CO2} (gasoso) e \ce{H2O} (gasoso) é:

  1. A
    -106.
  2. B
    -94{,}0.
  3. C
    -82{,}0.
  4. D
    -21{,}2.
  5. E
    -16{,}4.
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Resolução comentada

Pela Lei de Hess, a variação de entalpia depende só dos estados inicial e final, não do caminho. No diagrama, o bio-óleo + \ce{O2} chega a \ce{CO2} (g) + \ce{H2O} (ℓ) direto, com \Delta H_1, ou passando antes por \ce{CO2} (g) + \ce{H2O} (g). Chamando de \Delta H_x a etapa até o nível intermediário (queima produzindo água gasosa), temos:

\Delta H_1 = \Delta H_x + \Delta H_2

  1. Por grama de bio-óleo: \Delta H_x = \Delta H_1 - \Delta H_2 = -18{,}8 - (-2{,}4) = -16{,}4\ \text{kJ/g}.

  2. Confere com o diagrama: o nível intermediário fica 2,4 kJ acima do nível final, então a queda até ele é menor que 18,8 kJ, ou seja, 18{,}8 - 2{,}4 = 16{,}4\ \text{kJ} por grama.

  3. Para 5 g, a variação é proporcional à massa: 5 \times (-16{,}4) = -82{,}0\ \text{kJ}.

A água gasosa libera menos energia que a líquida, pois a condensação ainda libera 2,4 kJ/g. Por isso o valor é menos negativo que 5 \times (-18{,}8) = -94{,}0 kJ.

Alternativa C.

Pegadinha: As alternativas D e E omitem a multiplicação por 5 g; A soma os valores em vez de subtrair; B usa a água líquida.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Asoma \Delta H_1 e \Delta H_2 (-21{,}2 por grama) e multiplica por 5, dando -106.
  • Busa só \Delta H_1 (água líquida) para 5 g, ignorando que o produto pedido tem água gasosa.
  • Dsoma -18{,}8 e -2{,}4 e não multiplica por 5.
  • Eacha corretamente -16{,}4 kJ/g, mas esquece de multiplicar pelos 5 g.

Assunto: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação.

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