PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 17 da FUVEST 2018

1ª fase · Química: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação

A energia liberada na combustão do etanol de cana-de-açúcar pode ser considerada advinda da energia solar, uma vez que a primeira etapa para a produção do etanol é a fotossíntese. As transformações envolvidas na produção e no uso do etanol combustível são representadas pelas seguintes equações químicas:

\ce{6 CO2 (g) + 6 H2O (g) -> C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g)}
\ce{C6H12O6 (aq) -> 2 C2H5OH (\ell) + 2 CO2 (g)} \quad \Delta\text{H} = -70\ \text{kJ/mol}
\ce{C2H5OH (\ell) + 3 O2 (g) -> 2 CO2 (g) + 3 H2O (g)} \quad \Delta\text{H} = -1.235\ \text{kJ/mol}

Com base nessas informações, podemos afirmar que o valor de \Delta\text{H} para a reação de fotossíntese é

  1. A
    -1.305\ \text{kJ/mol}.
  2. B
    +1.305\ \text{kJ/mol}.
  3. C
    +2.400\ \text{kJ/mol}.
  4. D
    -2.540\ \text{kJ/mol}.
  5. E
    +2.540\ \text{kJ/mol}.
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Resolução comentada

Pela lei de Hess, a fotossíntese é obtida combinando as outras duas equações: se a glicose se forma na fotossíntese e é depois convertida em etanol e queimada, a fotossíntese é o caminho inverso da soma dessas etapas.

Somando a fermentação com a combustão do etanol (já com 2 mol de etanol):

  1. Fermentação: \ce{C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2}, \Delta H = -70\ \text{kJ}.
  2. Combustão multiplicada por 2: \ce{2 C2H5OH + 6 O2 -> 4 CO2 + 6 H2O}, \Delta H = 2\times(-1.235) = -2.470\ \text{kJ}.

Somando as duas, o etanol se cancela e sobram \ce{2 CO2} de um lado e \ce{4 CO2} do outro, que dão \ce{2 CO2} líquido no lado dos produtos:

\ce{C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O}
\Delta H = -70 + (-2.470) = -2.540\ \text{kJ}

Essa é a combustão completa da glicose, o inverso da fotossíntese. Ao inverter uma equação, o sinal do \Delta H troca:

\Delta H_{\text{fotossíntese}} = +2.540\ \text{kJ/mol}

Faz sentido: a fotossíntese absorve energia solar, então é endotérmica (\Delta H > 0).

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa D engana quem calcula -2.540 kJ e esquece que a fotossíntese é o inverso da combustão da glicose, devendo trocar o sinal.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Asoma -70 com -1.235 sem multiplicar a combustão por 2 e sem inverter a equação.
  • Bsoma 70 com 1.235 sem multiplicar a combustão por 2, errando também o coeficiente do etanol.
  • Cobtém um valor sem sentido, subtraindo os termos incorretamente (2.470 − 70).
  • Dcalcula corretamente o valor da combustão da glicose, mas esquece de inverter o sinal para a fotossíntese.

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

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