TD COMBUSTÍVEIS NO ENEM
POLIVEST
PROFESSOR (A): MARKIM ROLIM
DATA:
ALUNO (A):
1. (Enem 2011) Um dos problemas dos combustíveis que contêm carbono é que sua queima produz dióxido de carbono.
Portanto, uma característica importante, ao se escolher um combustível, é analisar seu calor de combustão ( hc o ) , definido
como a energia liberada na queima completa de um mol de combustível no estado padrão. O quadro seguinte relaciona
algumas substâncias que contêm carbono e seu Hc o .
Substância
Fórmula
Hc o (kJ/mol)
benzeno
C6H6 ( )
- 3 268
etanol
C2H5OH ( )
- 1 368
glicose
C6H12O6 (s)
- 2 808
metano
CH4 (g)
- 890
octano
C8H18 ( )
- 5 471
Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela
mesma quantidade de energia produzida?
a) Benzeno.
b) Metano.
c) Glicose.
d) Octano.
e) Etanol.
2. (Enem 2010) O abastecimento de nossas necessidades energéticas futuras dependerá certamente do desenvolvimento de
tecnologias para aproveitar a energia solar com maior eficiência. A energia solar é a maior fonte de energia mundial. Num dia
ensolarado, por exemplo, aproximadamente 1 kJ de energia solar atinge cada metro quadrado da superfície terrestre por
segundo. No entanto, o aproveitamento dessa energia é difícil porque ela é diluída (distribuída por uma área muito extensa) e
oscila com o horário e as condições climáticas. O uso efetivo da energia solar depende de formas de estocar a energia coletada
para uso posterior.
BROWN, T. Química, a ciência central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
Atualmente, uma das formas de se utilizar a energia solar tem sido armazená-la por meio de processos químicos endotérmicos
que mais tarde podem ser revertidos para liberar calor. Considerando a reação:
CH4(g) + H2O(v) + calor → CO(g) + 3H2(g)
e analisando-a como potencial mecanismo para o aproveitamento posterior da energia solar, conclui-se que se trata de uma
estratégia
a) insatisfatória, pois a reação apresentada não permite que a energia presente no meio externo seja absorvida pelo sistema para
ser utilizada posteriormente.
b) insatisfatória, uma vez que há formação de gases poluentes e com potencial poder explosivo, tornando-a uma reação
perigosa e de difícil controle.
c) insatisfatória, uma vez que há formação de gás CO que não possui conteúdo energético passível de ser aproveitado
posteriormente e é considerado um gás poluente.
d) satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com absorção de calor e promove a formação das substâncias combustíveis
que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.
e) satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com liberação de calor havendo ainda a formação das substâncias
combustíveis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.
3. (Enem 2010) No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os
alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo.
Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas
décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina
em veículos.
Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte.
Álcool
Metanol
(CH3OH)
Etanol
(CH3CH2OH)
Densidade a
25°C (g/mL)
Calor de
Combustão
(kJ/mol)
0,79
– 726,0
0,79
– 1367,0
Dados: Massas molares em g/mol:
H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.
Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista
econômico, é mais vantajoso utilizar
a) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.
b) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.
c) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado.
d) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado.
e) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado.
4. (Enem 2009) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas
vezes atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as
entalpias-padrão de combustão a 25 ºC (ÄH025) do metano, do butano e do octano.
composto
metano
butano
octano
fórmula
molecular
CH4
C4H10
C8H18
massa molar
(g/moℓ)
16
58
114
ÄH025
(kj/moℓ)
- 890
- 2.878
- 5.471
À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se
criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando-se que o metano, o butano e o
octano sejam representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir
dos dados fornecidos, é possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO 2 gerado, a ordem
crescente desses três combustíveis é
a) gasolina, GLP e gás natural.
b) gás natural, gasolina e GLP.
c) gasolina, gás natural e GLP.
d) gás natural, GLP e gasolina.
e) GLP, gás natural e gasolina.
Gabarito:
Resposta da questão 1:
[C]
Reações de combustão:
15
O2  6CO2  3H2O
2
1C2H5OH  3O2  2CO2  3H2O
1C6H6 
hC  3268 kJ
hC  1368 kJ
1C6H12O6  6O2  6CO2  6H2O
hC  2808 kJ
1CH4  2O2  1CO2  2H2O
hC  890 kJ
1C8H18 
25
O2  8CO2  9H2O
2
hC  5471 kJ
Para uma mesma quantidade de energia liberada (1000 kJ), teremos;
1C6H6 
15
O2  6CO2  3H2O
2
6 mols
x mols
hC  3268 kJ
3268 kJ (liberados)
1000 kJ (liberados)
x  1,84 mol
1C2H5 OH  3O2  2CO2  3H2O
hC  1368 kJ
2 mols
1368 kJ (liberados)
y mols
1000 kJ (liberados)
y  1,46 mol
1C6H12O6  6O2  6CO2  6H2O
hC  2808 kJ
6 mols
2808 kJ (liberados)
z mols
1000 kJ (liberados)
z  2,14 mol
1CH4  2O2  1CO2  2H2O
hC  890 kJ
1 mols
890 kJ (liberados)
t mols
1000 kJ (liberados)
t  1,12 mol
1C8H18 
25
O2  8CO2  9H2O
2
8 mols
w mols
hC  5471 kJ
5471 kJ (liberados)
1000 kJ (liberados)
w  1,46 mol
Conclusão: Para uma mesma quantidade de energia liberada (1000 kJ) a glicose libera maior quantidade de CO2 .
Resposta da questão 2:
[D]
Considerando a reação:
CH4(g) + H2O(v) + calor → CO(g) + 3H2(g) (reação endotérmica)
E analisando-a como potencial mecanismo para o aproveitamento posterior da energia solar, conclui-se que se trata de uma
estratégia satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com absorção de calor e promove a formação das substâncias
combustíveis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.
Resposta da questão 3:
[D]
Cálculo da energia liberada por litro de metanol:
Massa molar do metanol = 32 g.mol-1
1 L metanol  790 g
32 g (metanol)  726 kJ
790 g (metanol)  E1
E1 = 17923,1 kJ = 17,9 MJ
Cálculo da energia liberada por litro de etanol:
Massa molar do etanol = 46 g.mol-1
1L etanol  790 g
46 g (etanol)  1367 kJ
790 g (etanol)  E2
E2 = 23476,7 kJ = 23,5 MJ
É mais vantajoso usar o etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de
combustível queimado.
Resposta da questão 4:
[A]
De acordo com a tabela:
composto
metano
butano
octano
fórmula
molecular
CH4
C4H10
C8H18
Teremos:
CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O
C4H10 + 6,5O2  4CO2 + 5H2O
C8H18 + 12,5O2  8CO2 + 9H2O
massa molar
(g/moℓ)
16
58
114
ΔH025
(kj/moℓ)
- 890
- 2.878
- 5.471
H = - 890 kJ/mol
H = - 2878 kJ/mol
H = - 5471 kJ/mol
Como a comparação deve ser feita para 1 mol de CO2 liberado por cada combustível devemos dividir a segunda equação por
dois e a terceira por oito e então comparar os respectivos “novos” H obtidos:
CH4 + 2O2  1CO2 + 2H2O
H = – 890 kJ/mol
1
13
5
C4H10 
O2  1CO 2  H2O
4
4
4
∆H = - 719,5 kJ/mol
1
25
9
C8H18 
O2  1CO2  H2O
8
16
8
∆H = - 683,875 kJ/mol
Lembrando que o sinal negativo significa energia liberada, a ordem crescente de liberação será:
683,875 kJ < 719,5 kJ < 890 kJ
Ou seja, gasolina, GLP e gás natural.
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