Questão 10 (1º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2010

Question

Segundo matéria publicada no jornal O Popular (27/09/2009), cerca de 240.000 toneladas de monóxido de carbono resultaram de emissões veiculares em 2007. Em 2009, estima-se que houve um aumento de 20% da frota veicular. Com base nessas informações, e considerando as mesmas condições de emissão entre os anos citados, responda:

Dados:
\text{R}=0{,}082\text{ L atm/ K mol}
\text{Temperatura} = 25\ ^\circ\text{C}
\text{Pressão} = 1{,}0\text{ atm.}

a) qual o volume, em litros, de monóxido produzido em 2009? (3,0 pontos)

b) Qual a massa, em toneladas, de dióxido de carbono resultante da conversão por combustão, com 47% de eficiência, do monóxido produzido em 2009? (2,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 10 (1º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2010

1º semestre · 2º dia · Química: Estudo dos gases e equação de Clapeyron

Segundo matéria publicada no jornal O Popular (27/09/2009), cerca de 240.000 toneladas de monóxido de carbono resultaram de emissões veiculares em 2007. Em 2009, estima-se que houve um aumento de 20% da frota veicular. Com base nessas informações, e considerando as mesmas condições de emissão entre os anos citados, responda:

Dados:
\text{R}=0{,}082\text{ L atm/ K mol}
\text{Temperatura} = 25\ ^\circ\text{C}
\text{Pressão} = 1{,}0\text{ atm.}

a) qual o volume, em litros, de monóxido produzido em 2009? (3,0 pontos)

b) Qual a massa, em toneladas, de dióxido de carbono resultante da conversão por combustão, com 47% de eficiência, do monóxido produzido em 2009? (2,0 pontos)

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Resolução comentada

Resposta esperada pela UFG

a)
massa de \ce{CO} em 2009 = 1{,}20 \times 240.000 = 288.000\text{ ton } (= 2{,}88 \times 10^{11}\text{ g})
volume de \ce{CO} em 2009 = 2{,}88 \times 10^{11} \times 0{,}082 \times 298\ /\ (28 \times 1) = 2{,}5 \times 10^{11}\text{ L} (3,0 pontos)

b) \ce{2CO(g) + O2(g) -> 2CO2(g)}
28\text{ g CO} - 44\text{ g }\ce{CO2}
massa de \ce{CO2} em 2009 com 47\% de eficiência = (288.000 \times 44 \times 0{,}47)/28 = 212.708\text{ ton}

(2,0 pontos)

Critério de correção

Atendeu plenamente ao que foi solicitado no item A a resposta do candidato que calculo corretamente o aumento na massa de CO, calculo o número de mols de CO, aplicou a equação dos gases ideais para calcular o volume de CO. Foi parcialmente considerado o candidato que errou o número de mols, mas efetuou o cálculo do volume correto.

Atendeu plenamente ao que foi solicitado no item B a resposta do candidato que escreveu a equação química de conversão do CO em CO2, e efetuou o cálculo estequiométrico correlacionando a massa, ou o número de mols, de CO, com a massa, ou o número de mols, de CO2. Foi parcialmente considerado o uso da massa de CO em 2007, ao invés da massa de CO em 2009.

Ver como a UFG publicou

Publicada pela banca.

Resolução comentada

a) A massa de CO emitida em 2009 é a de 2007 acrescida de 20%, já que as condições de emissão são as mesmas:

m = 240\,000 \times 1{,}2 = 288\,000\ \text{t} = 2{,}88\times10^{11}\ \text{g}

Com M(\ce{CO}) = 28\ \text{g/mol}, o número de mols é:

n = \frac{2{,}88\times10^{11}}{28} \approx 1{,}03\times10^{10}\ \text{mol}

O volume sai da equação dos gases ideais, com T = 25 + 273 = 298\ \text{K}:

V = \frac{nRT}{P} = \frac{1{,}03\times10^{10}\times 0{,}082\times 298}{1{,}0} \approx 2{,}5\times10^{11}\ \text{L}

V ≈ 2{,}5\times10^{11} L de CO

b) A combustão do CO é:

\ce{CO + 1/2 O2 -> CO2}

A proporção é de 1 mol de CO para 1 mol de \ce{CO2}, ou seja, 28 g de CO geram 44 g de \ce{CO2}. Com rendimento de 100%, a massa de \ce{CO2} seria:

m_{\ce{CO2}} = 288\,000\times\frac{44}{28} \approx 4{,}53\times10^{5}\ \text{t}

Como a eficiência é de 47%:

m_{\ce{CO2}} = 4{,}53\times10^{5}\times 0{,}47 \approx 2{,}1\times10^{5}\ \text{t}

≈ 2{,}1\times10^{5} toneladas de \ce{CO2} (cerca de 212 mil toneladas)

Assuntos: Estudo dos gases e equação de Clapeyron, Reagente limitante, pureza e rendimento.

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Questão 10 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2010

Fonte: UFG 2ª etapa 2010 · 1º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗