Questão 41 da FUVEST 2027

Question

Em demonstrações de química e em vídeos de divulgação científica, é comum a realização de um experimento curioso: um pedaço de papel embebido em uma mistura de álcool e água é incendiado sem que o papel se queime. A chama é visível por alguns segundos, mas, após o término do experimento, o papel permanece praticamente intacto.

Ilustração em três etapas do experimento: à esquerda, uma pinça insere uma nota de papel em um copo com líquido; ao centro, a pinça retira a nota do copo; à direita, a nota é segurada pela pinça envolta em chamas.

À primeira vista, o resultado parece contradizer a ideia de que a combustão libera grande quantidade de energia e deveria, portanto, queimar o papel. No entanto, a explicação correta envolve a distinção entre quantidade de energia envolvida em uma reação e velocidade com que essa energia é liberada, conceitos centrais da termodinâmica e da cinética química.

O papel não entra em combustão no experimento, pois

A
a combustão do álcool é endotérmica, retirando energia do papel e impedindo sua queima.
B
o papel não queima porque a combustão do álcool, nessas condições, consome totalmente a chama, não permitindo a combustão do papel.
C
a combustão do álcool é exotérmica, mas a água absorve grande parte do calor liberado, mantendo a temperatura do papel baixa e dificultando sua combustão.
D
a água reage com a estrutura química do papel e gera moléculas apolares que são menos voláteis, diminuindo sua inflamabilidade.
E
a liberação de energia em reações exotérmicas envolvendo soluções aquosas ocorre sempre de forma lenta, impedindo que o papel entre em combustão.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 41 da FUVEST 2027

1ª fase · Química: Combustão e poder calorífico

Em demonstrações de química e em vídeos de divulgação científica, é comum a realização de um experimento curioso: um pedaço de papel embebido em uma mistura de álcool e água é incendiado sem que o papel se queime. A chama é visível por alguns segundos, mas, após o término do experimento, o papel permanece praticamente intacto.

Ilustração em três etapas do experimento: à esquerda, uma pinça insere uma nota de papel em um copo com líquido; ao centro, a pinça retira a nota do copo; à direita, a nota é segurada pela pinça envolta em chamas.

À primeira vista, o resultado parece contradizer a ideia de que a combustão libera grande quantidade de energia e deveria, portanto, queimar o papel. No entanto, a explicação correta envolve a distinção entre quantidade de energia envolvida em uma reação e velocidade com que essa energia é liberada, conceitos centrais da termodinâmica e da cinética química.

O papel não entra em combustão no experimento, pois

A
a combustão do álcool é endotérmica, retirando energia do papel e impedindo sua queima.
B
o papel não queima porque a combustão do álcool, nessas condições, consome totalmente a chama, não permitindo a combustão do papel.
C
a combustão do álcool é exotérmica, mas a água absorve grande parte do calor liberado, mantendo a temperatura do papel baixa e dificultando sua combustão.
D
a água reage com a estrutura química do papel e gera moléculas apolares que são menos voláteis, diminuindo sua inflamabilidade.
E
a liberação de energia em reações exotérmicas envolvendo soluções aquosas ocorre sempre de forma lenta, impedindo que o papel entre em combustão.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

No experimento, o papel é molhado com uma mistura de álcool e água. Quando o álcool (etanol) queima, a chama aparece sobre o papel, mas o papel só pega fogo se atingir a temperatura necessária para sua própria combustão (temperatura de ignição).

A combustão do etanol é exotérmica, ou seja, libera calor:

\ce{C2H5OH + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O}

O calor liberado, porém, não aquece só o papel. A água tem calor específico alto (4{,}18\ \text{J/g}\cdot\text{°C}) e, além disso, absorve muita energia ao evaporar (calor latente de vaporização). Assim, boa parte da energia da chama é gasta aquecendo e vaporizando a água que está no papel.

Enquanto houver água, a temperatura do papel fica em torno de 100\ \text{°C}, bem abaixo da temperatura de ignição do papel (cerca de 230\ \text{°C}). A chama dura pouco, pois o álcool é volátil e acaba rapidamente. Quando ele termina, o papel ainda não esquentou o suficiente para queimar.

Análise das ideias: a combustão não é endotérmica, a chama não "se consome" impedindo a queima, e a água não gera moléculas apolares com o papel. Também não é verdade que reações exotérmicas em solução aquosa sejam sempre lentas.

Portanto, a explicação correta é a absorção do calor pela água, mantendo o papel frio.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

AA combustão do álcool é exotérmica, não endotérmica; o papel é protegido pela água, não por absorção de calor da reação.
BA chama não se consome de modo a impedir a combustão do papel; o álcool queima e a chama persiste por alguns segundos.
DA água não reage com a celulose do papel formando moléculas apolares; a proteção é física, por absorção de calor.
EGeneraliza de forma falsa: reações exotérmicas em solução aquosa não ocorrem sempre lentamente.

Assunto: Combustão e poder calorífico.

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