O carvão é um combustível que tem várias substâncias em sua composição. Em razão disso, quando é representada sua queima com o oxigênio (massa molar 16 g mol−1), simplifica-se elaborando apenas a combustão completa do carbono (massa molar 12 g mol−1). De acordo com o conteúdo médio de carbono fixo, o carvão é classificado em vários tipos, com destaque para o antracito, que apresenta, em média, 90% de carbono. Esse elevado conteúdo favorece energeticamente a combustão, no entanto, libera maior quantidade de gás que provoca efeito estufa.
Supondo a queima completa de 100 g de carvão antracito, a massa de gás liberada na atmosfera é, em grama, mais próxima de
A) 90,0.
B) 210,0.
C) 233,3.
D) 330,0.
E) 366,7.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
Química Inorgânica, Combustão, Estequiometria, Gases, Efeito Estufa
📔 Nível da Questão:
Médio
✅ Gabarito:
D) 330,0
🎯 Tema/Objetivo Geral:
Calcular a massa de gás carbônico emitido na queima de carvão antracito, considerando sua composição e a equação química balanceada da combustão.
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da questão:
“Supondo a queima completa de 100 g de carvão antracito, a massa de gás liberada na atmosfera é, em grama, mais próxima de…”
📌 Explicação Detalhada:
A questão quer que você determine quantos gramas de CO₂ (gás do efeito estufa) serão gerados com a queima completa de 100 g de carvão do tipo antracito, que contém 90% de carbono em sua composição.
📌 Palavras-chave:
- Combustão completa
- Carbono fixo (90%)
- Gás do efeito estufa
- Estequiometria
📌 Objetivo:
Usar a proporção da reação de combustão completa para determinar a massa de CO₂ gerada a partir da massa de carbono presente no carvão.
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Combustão completa do carbono:
✔ Reação: C (s) + O₂ (g) → CO₂ (g)
✔ Cada mol de carbono gera 1 mol de CO₂.
📌 Massas molares envolvidas:
✔ Carbono (C): 12 g/mol
✔ Dióxido de carbono (CO₂): 44 g/mol
📌 Carbono fixo no carvão:
✔ O carvão antracito tem 90% de carbono.
Logo, 100 g de carvão → 90 g de carbono puro
📌 Proporção estequiométrica:
✔ 12 g de C → 44 g de CO₂
✔ Portanto, com regra de três, conseguimos escalar a proporção.
🔷 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 A questão afirma que o carvão é simplificado como sendo apenas carbono, e que sua queima ocorre de forma completa.
📌 Como 90% de 100 g = 90 g de C, é com esse valor que trabalharemos.
📌 A equação fornecida indiretamente é:
C + O₂ → CO₂, e precisamos calcular a massa de CO₂ gerada.
🔷 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 A partir da estequiometria:
12 g de C → 44 g de CO₂
📌 Montando a regra de três:
12 g de C → 44 g de CO₂
90 g de C → x g de CO₂
x = (90 × 44) / 12 = 330 g de CO₂
✔ Portanto, 330 gramas de dióxido de carbono serão liberados na atmosfera com a combustão completa de 100 g de carvão antracito.
🔷 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 A) 90,0
❌ Representa a massa de carbono presente, não o CO₂ gerado.
📌 B) 210,0
❌ Valor incorreto, abaixo do cálculo esperado.
📌 C) 233,3
❌ Provavelmente erro de cálculo (talvez de proporção).
📌 D) 330,0
✅ Correta! Valor obtido pela estequiometria correta da combustão.
📌 E) 366,7
❌ Superestima a massa do CO₂, não condiz com a proporção 12 → 44.
🔷 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
Ao queimar 100 g de carvão antracito, que possui 90 g de carbono, utilizamos a reação C + O₂ → CO₂ e a estequiometria correta (12 g de C → 44 g de CO₂) para determinar que a massa de gás emitido será 330 g.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
✅ Alternativa D — 330,0 g de CO₂
🔍 Resumo Final:
A combustão completa do carbono presente no carvão antracito gera dióxido de carbono proporcional à sua massa. Considerando que o carvão tem 90% de C, e aplicando a relação estequiométrica da reação, obtemos 330 g de CO₂ como massa liberada na atmosfera — um importante fator no contexto do efeito estufa e aquecimento global.
