Questão 7 (Química) do ITA 2011

Question

A combustão de um composto \text{X} na presença de ar atmosférico ocorre com a formação de fuligem. Dos compostos abaixo, assinale a opção que contém o composto \text{X} que apresenta a maior tendência de combustão fuliginosa.

A
\ce{C6H6}
B
\ce{C2H5OH}
C
\ce{CH4}
D
\ce{CH3(CH2)6CH3}
E
\ce{CH3OH}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 7 (Química) do ITA 2011

Química · Química: Combustão e poder calorífico

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6,02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9,65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22,4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1,602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8,21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8,31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1,98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62,4\text{ mm Hg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9,81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\,325\text{ N m}^{-2} = 760\text{ Torr}

1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg m}^2\text{ s}^{-2}

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}

Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}

Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm} ; concentração das soluções = 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (CM) = circuito metálico . (conc) = concentrado .

(ua) = unidades arbitrárias . [A] = concentração da espécie química A em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g mol}^{-1})
H	1	1,01	Mn	25	54,94
Li	3	6,94	Fe	26	55,85
C	6	12,01	Co	27	58,93
N	7	14,01	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Zn	30	65,39
F	9	19,00	As	33	74,92
Ne	10	20,18	Br	35	79,90
Na	11	22,99	Mo	42	95,94
Mg	12	24,30	Sb	51	121,76
Al	13	26,98	I	53	126,90
Si	14	28,08	Ba	56	137,33
S	16	32,07	Pt	78	195,08
Cl	17	35,45	Au	79	196,97
Ca	20	40,08	Hg	80	200,59

A combustão de um composto \text{X} na presença de ar atmosférico ocorre com a formação de fuligem. Dos compostos abaixo, assinale a opção que contém o composto \text{X} que apresenta a maior tendência de combustão fuliginosa.

A
\ce{C6H6}
B
\ce{C2H5OH}
C
\ce{CH4}
D
\ce{CH3(CH2)6CH3}
E
\ce{CH3OH}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

A fuligem é carbono finamente dividido, formado quando a combustão é incompleta, isto é, quando falta oxigênio suficiente para oxidar todo o carbono a \ce{CO2}.

A tendência à combustão fuliginosa cresce com o teor de carbono da molécula e com a insaturação/aromaticidade, ou seja, com a baixa razão H/C. Moléculas ricas em carbono e pobres em hidrogênio precisam de muito oxigênio por átomo de H e liberam carbono livre com facilidade. Moléculas que já contêm oxigênio (álcoois) queimam de forma mais limpa.

Razão H/C de cada composto:

\ce{C6H6}: 6/6 = 1{,}0
\ce{C2H5OH} (\ce{C2H6O}): 6/2 = 3{,}0, e ainda tem oxigênio
\ce{CH4}: 4/1 = 4{,}0
\ce{C8H18} (octano): 18/8 = 2{,}25
\ce{CH3OH} (\ce{CH4O}): 4/1 = 4{,}0, e tem oxigênio

O benzeno tem a menor razão H/C e é aromático, com anel muito estável e rico em carbono. Por isso queima com chama bem amarela e fuliginosa, com muita fumaça preta. O octano, apesar de ter mais carbonos, é saturado e tem razão H/C maior, então produz menos fuligem que o benzeno.

O composto com maior tendência à combustão fuliginosa é o benzeno.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa D engana quem pensa que mais carbonos significa mais fuligem; o que pesa é a baixa razão H/C e a aromaticidade, que favorecem o benzeno.

Por que as outras alternativas estão erradas

Bo etanol tem oxigênio na molécula e razão H/C alta (3), então queima de forma mais limpa.
Co metano tem só um carbono e a maior razão H/C (4), queimando com chama azulada quase sem fuligem.
Do octano é saturado, com razão H/C de 2,25; ter mais carbonos não basta, pois o benzeno é mais pobre em hidrogênio.
Eo metanol tem um só carbono, contém oxigênio e razão H/C 4, sendo o que menos forma fuligem.

Assuntos: Combustão e poder calorífico, Hidrocarbonetos.

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Questão 7 no caderno Química do ITA 2011

Fonte: ITA 2011 · Química. Prova oficial ↗