PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 39 do IME 2016

Prova objetiva · Química · Química: Fórmulas mínima, molecular e percentual

Uma amostra de 59,6 g de biodiesel (\ce{C_xH_yO_z}) passa por um processo de combustão completa no recipiente 1 conforme a representação a seguir.

Esquema de três recipientes conectados em série. Uma seta indica a entrada de O₂ no Recipiente 1, que contém biodiesel em um suporte aquecido por uma chama, com a indicação “Energia na forma de calor”. Os gases seguem para o Recipiente 2, um tubo em U contendo “Adsorvente da molécula triatômica polar”, e depois para o Recipiente 3, outro tubo em U contendo “Absorvente da molécula triatômica apolar”. Uma seta na saída indica “O₂ não consumido”.

Nesse processo foram admitidos 264,0 g de oxigênio, sendo rejeitados, na forma de oxigênio não consumido, 88,0 g. Observou-se ainda, no recipiente 2, um acréscimo de massa de 68,4 g e no recipiente 3, um acréscimo de massa de 167,2 g.

A alternativa que apresenta a fórmula molecular do biodiesel compatível com as informações apresentadas anteriormente é

(Massas molares: \ce{H} = 1\ \text{g/mol}; \ce{O} = 16\ \text{g/mol}; \ce{C} = 12\ \text{g/mol})

  1. A
    \ce{C20H36O2}
  2. B
    \ce{C19H38O2}
  3. C
    \ce{C16H28O}
  4. D
    \ce{C19H28O4}
  5. E
    \ce{C16H22O4}
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Resolução comentada

Na combustão completa, o biodiesel gera \ce{H2O} (molécula triatômica polar, retida no recipiente 2) e \ce{CO2} (triatômica apolar, retida no recipiente 3).

  1. Massa de água: 68{,}4\ \text{g}, então n_{\ce{H2O}} = 68{,}4/18 = 3{,}8 mol, ou seja, 7{,}6 mol de H.
  2. Massa de \ce{CO2}: 167{,}2\ \text{g}, então n_{\ce{CO2}} = 167{,}2/44 = 3{,}8 mol, ou seja, 3{,}8 mol de C.
  3. Oxigênio consumido: 264{,}0 - 88{,}0 = 176{,}0\ \text{g}.
  4. Conservação da massa: o biodiesel mais o \ce{O2} consumido formam 68{,}4 + 167{,}2 = 235{,}6\ \text{g} de produtos. Confere: 59{,}6 + 176 = 235{,}6 g.
  5. Massa de C: 3{,}8 \cdot 12 = 45{,}6 g. Massa de H: 7{,}6 g. Massa de O no biodiesel: 59{,}6 - 45{,}6 - 7{,}6 = 6{,}4 g, ou seja, 0{,}4 mol de O.
  6. Proporção C : H : O = 3{,}8 : 7{,}6 : 0{,}4. Dividindo por 0{,}4: 9{,}5 : 19 : 1. Multiplicando por 2: 19 : 38 : 2.

A fórmula é \ce{C19H38O2}. Verificação da massa molar: 228 + 38 + 32 = 298 g/mol, e 59{,}6 g correspondem a 0{,}2 mol, o que dá 3{,}8 mol de C. Está consistente.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A\ce{C20H36O2} tem proporção C:H:O diferente de 19:38:2 e não reproduz as massas de \ce{CO2} e \ce{H2O}.
  • C\ce{C16H28O} não tem a proporção 19:38:2 e não fecha o balanço de massa.
  • D\ce{C19H28O4} acerta o carbono, mas tem H e O em quantidades incompatíveis com 7,6 mol de H e 0,4 mol de O por 3,8 mol de C.
  • E\ce{C16H22O4} tem proporção C:H:O incompatível com os dados.

Assuntos: Fórmulas mínima, molecular e percentual, Cálculo estequiométrico.

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Fonte: IME 2016 · Prova objetiva. Prova oficial ↗