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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 133 do ENEM 2024

2º dia · Ciências da Natureza · H25 · Química: Volume molar e estequiometria de gases

O biogás é uma alternativa energética muito importante, pois, além de reduzir a dependência por combustíveis fósseis, sua obtenção pode ser realizada a partir de resíduos da produção agroindustrial. Considere que o biogás produzido em um empreendimento de suinocultura contém 70% em volume de metano (massa molar 16\text{ g/mol}; volume molar 22\text{ L/mol}). Ele será utilizado para geração de energia em substituição ao etanol (massa molar 46\text{ g/mol}) em um gerador no qual 1\text{ m}^3 de biogás de origem suína substitui 0{,}59\text{ L} de etanol anidro (densidade 0{,}78\text{ g/mL}).

Nessas condições, a massa de metano necessária para substituir 10\text{ mol} de etanol na produção de energia é mais próxima de

  1. A
    300 g.
  2. B
    400 g.
  3. C
    510 g.
  4. D
    590 g.
  5. E
    720 g.
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Resolução comentada

A ideia é achar quanto etanol 1 m³ de biogás substitui, em mols, e depois quanto metano há nesse 1 m³.

  1. Massa de etanol substituída por 1 m³ de biogás: 0{,}59\ \text{L} = 590\ \text{mL}, então m = 590 \times 0{,}78 \approx 460\ \text{g}.

  2. Em mols de etanol: n = \dfrac{460}{46} = 10\ \text{mol}. Ou seja, 1 m³ de biogás substitui exatamente 10\ \text{mol} de etanol, que é o valor pedido.

  3. Volume de metano em 1 m³ de biogás (70% em volume): 0{,}70 \times 1000\ \text{L} = 700\ \text{L}.

  4. Mols de metano: n = \dfrac{700}{22} \approx 31{,}8\ \text{mol}.

  5. Massa de metano: m = 31{,}8 \times 16 \approx 509\ \text{g}.

Portanto, para substituir 10\ \text{mol} de etanol são necessários cerca de 510\ \text{g} de metano.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa E engana quem esquece que o biogás tem só 70% de metano e usa 1000 L de metano puro.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem relação com a conta; não usa corretamente os 700 L de metano nem o volume molar de 22 L/mol.
  • BErro de conta ao converter volume em mols ou massa; não chega a 700 L / 22 L/mol × 16 g/mol.
  • DUsa 0,59 kg/L ou o volume de etanol como massa, sem aplicar os 70% de metano.
  • EConsidera 1 m³ inteiro como metano puro (1000/22 × 16 ≈ 727 g), ignorando os 70%.

Assuntos: Volume molar e estequiometria de gases, Mol, massa molar e constante de Avogadro.

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