O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ΔH1 a variação de entalpia devido à queima de 1g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ΔH2 a variação de entalpia envolvida na conversão de 1g de água no estado gasoso para o estado líquido.
A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em CO2 (gasoso) e H2O (gasoso) é:
A) -106.
B) -94,0.
C) -82,0.
D) -21,2.
E) -16,4.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Química (Termoquímica).
📔 Nível da Questão: Médio.
✅ Gabarito: C) -82,0 kJ
🎯 Tema/Objetivo Geral: Calcular a variação total de entalpia para uma reação com dados fornecidos em kJ/g.
Olá! Preparado para uma análise energética? Esta questão nos convida a sermos engenheiros químicos, olhando para a queima de um biocombustível. O gráfico pode parecer intimidador, mas vamos tratá-lo como um mapa de uma cachoeira. A energia “cai” de um nível para o outro, e nossa missão é descobrir a altura exata da queda que a questão nos pede. Vamos lá!
1️⃣ Passo 1 – O que a questão quer? (O Mapa da Mina)
1.1. Decodificação do Objetivo
A questão nos pede para calcular a variação de entalpia total (ΔH), em kJ, para a queima de 5 gramas de bio-óleo. A condição crucial é que os produtos finais devem ser CO₂ (gasoso) e H₂O (gasoso).[
1.2. Simplificação Radical
Em outras palavras: o gráfico nos mostra duas quedas de energia. A primeira (ΔH₁) é a queda total, até a água virar líquida. A segunda (ΔH₂) é só o pedacinho final, da água gasosa para a líquida. A gente quer saber a altura da queda que para antes da água virar líquida. Depois de achar essa “altura por grama”, multiplicamos por 5 para ter o resultado final.
1.3. Roteiro de Ação (Plano de Ataque)
Este é nosso GPS para a solução:
1. Analisar o diagrama de energia e entender o que cada ΔH representa.
2. Usar a Lei de Hess para calcular a variação de entalpia (ΔH) da reação desejada (formando água gasosa) para 1 grama de bio-óleo.
3. Multiplicar o valor encontrado por 5, já que a questão pede o resultado para a queima de 5g.
4. Conferir o sinal (negativo, pois a reação libera energia) e encontrar a alternativa correta.
2️⃣ Passo 2 – Desvendando as Ferramentas (A Caixa de Ferramentas)
Para este desafio, a melhor ferramenta é uma Analogia Estendida: A Cachoeira de Energia.
🏞️ Analogia: A Cachoeira de Energia (Lei de Hess) 🏞️
- O Topo da Cachoeira (Nível de Energia dos Reagentes): É o nosso ponto de partida, o nível de energia do Bio-óleo + O₂.
- A Base da Cachoeira (Nível Final): É o nível de energia dos produtos CO₂ + H₂O líquida. A “altura” total dessa queda é ΔH₁ = -18,8 kJ/g.
- Um Patamar Intermediário: No meio da queda, existe um “patamar” onde a água ainda está no estado gasoso (CO₂ + H₂O gasosa).
- A “Quedinha” Final: A queda de energia do patamar intermediário até a base da cachoeira (a condensação da água) tem uma altura de ΔH₂ = -2,4 kJ/g.
- A Missão (O que queremos calcular): A questão quer saber a altura da queda do topo da cachoeira até o patamar intermediário.
- A Lógica do Mapa: Se a altura total da cachoeira é 18,8 e o pedacinho final tem 2,4 de altura, a altura do primeiro trecho só pode ser a diferença entre os dois.
3️⃣ Passo 3 – Interpretação guiada (Mão na Massa)
Com nosso mapa da cachoeira, vamos aos cálculos.
3.1. Análise Didática da Imagem (O Gráfico)
O gráfico mostra que a energia dos reagentes (Bio-óleo + O₂) é a mais alta. A energia diminui em duas etapas:
- Reagentes → Produtos Gasosos: Esta é a variação de entalpia que queremos encontrar (vamos chamá-la de ΔHx).
- Produtos Gasosos → Produtos Líquidos: Esta variação é ΔH₂, de -2,4 kJ/g.
A variação total, de reagentes até produtos líquidos, é ΔH₁, de -18,8 kJ/g
3.2. Aplicando a Lei de Hess
Pela lógica do gráfico, a queda total é a soma das quedas parciais:
ΔH₁ = ΔHx + ΔH₂
-18,8 = ΔHx + (-2,4)
Agora, isolamos o ΔHx, que é a entalpia para formar H₂O gasosa:
ΔHx = -18,8 – (-2,4)
ΔHx = -18,8 + 2,4
ΔHx = -16,4 kJ/g
Este é o calor liberado na queima de 1 grama de bio-óleo para formar CO₂ e H₂O no estado gasoso.[3]
Momento da Leveza (A Piada Sutil):
Essa questão é a prova de que em termoquímica, até para “subir” no gráfico (ir de H₂O líquida para gasosa), às vezes você precisa fazer uma conta de menos!
🚨 ARMADILGabinete:HA CLÁSSICA! 🚨
Usar o ΔH errado! A armadilha mais comum é pegar o valor de ΔH₁ (-18,8 kJ/g) diretamente e multiplicar por 5. Isso estaria correto se a questão pedisse os produtos com água líquida. O detalhe “H₂O (gasoso)” no comando é a chave que obriga o aluno a usar a Lei de Hess para encontrar o valor correto de -16,4 kJ/g antes de multiplicar.
3.3. Calculando o Valor para 5 Gramas
Agora, a etapa final:
- Variação Total = ΔHx × massa
- Variação Total = -16,4 kJ/g × 5 g
- Variação Total = -82,0 kJ
Fechamento Obrigatório (A Bússola):
- Síntese do raciocínio: Usando o diagrama de energia e a Lei de Hess, determinamos a variação de entalpia para a formação de produtos gasosos por grama de combustível (-16,4 kJ/g). Em seguida, multiplicamos esse valor pela massa fornecida (5 g) para obter a variação total.
- Expectativa: A alternativa correta deve ser exatamente -82,0.
4️⃣ Passo 4 – Alternativas comentadas (A Autópsia)
A) -106.
Análise: Este valor não surge de um cálculo lógico com os dados fornecidos.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Diagnóstico do Erro: Erro de cálculo.
B) -94,0.
Análise: Este é o resultado de multiplicar o ΔH₁ por 5 (-18,8 × 5 = -94,0). É a resposta da armadilha clássica.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Diagnóstico do Erro: Ignorar o estado gasoso da água e usar a entalpia errada para o cálculo.
C) -82,0.
Análise: Corresponde exatamente ao nosso cálculo, que primeiro ajusta a entalpia para a formação de água gasosa (-16,4 kJ/g) e depois multiplica pela massa de 5 g.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
D) -21,2.
Análise: Este valor é a soma das duas entalpias (-18,8 + (-2,4) = -21,2).
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Diagnóstico do Erro: Confusão conceitual sobre a Lei de Hess, somando as variações de forma incorreta.
E) -16,4.
Análise: Este é o valor correto da variação de entalpia para a queima de 1 grama, não de 5.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
Diagnóstico do Erro: Esquecer a última etapa do cálculo (a multiplicação pela massa).
5️⃣ Passo 5 – Conclusão curta + resumo-flash
Portanto, a variação de entalpia para a queima de 5 g desse bio-óleo, resultando em CO₂ e H₂O gasosos, é de -82,0 kJ, o que corresponde à alternativa C.
Resumo-flash: Num gráfico de energia em degraus, a queda total é a soma das quedas pequenas. Se você quer uma queda intermediária, basta subtrair o “degrau” que você não quer descer! E nunca esqueça de multiplicar pela massa no final.
