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 (∆HoC), 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 ∆HoC
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.
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Termoquímica (Entalpia de Combustão)
- Estequiometria
- Reações de Combustão e Balanceamento
🎯 Tema/Objetivo Geral: Análise comparativa da eficiência energética e do impacto ambiental (emissão de CO₂) de diferentes combustíveis.
📊 Nível da Questão: Médio.
- Por quê? A questão não pede o maior valor de energia liberada, nem a maior quantidade de CO₂ por mol. Ela pede uma razão: a maior quantidade de CO₂ liberada pela mesma quantidade de energia. Isso exige um cálculo de proporção para cada uma das cinco substâncias, tornando a questão trabalhosa e exigindo um raciocínio cuidadoso.
✅ Gabarito: Alternativa C.
- Resumo: Para comparar os combustíveis, calculamos a “eficiência de emissão” de cada um, ou seja, a razão entre a quantidade de CO₂ produzida (em mols) e a quantidade de energia liberada (em kJ). O combustível que apresentar o maior valor para essa razão (mols de CO₂ / kJ) é o que libera mais dióxido de carbono pela mesma quantidade de energia. A glicose é a que apresenta o maior valor para essa razão.
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial 📌
“Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida?”
O que está sendo pedido? ❓
A questão nos pede para encontrar o combustível “menos eficiente” do ponto de vista ambiental. Não é o que libera mais energia, nem o que libera mais CO₂ no total. É o que libera mais CO₂ para cada “unidade” de energia gerada.
Objetivo Cristalino 🎯
Nosso objetivo é calcular, para cada combustível, a razão: (Mols de CO₂ produzidos) / (Energia liberada em kJ). O combustível com o maior resultado para essa divisão será a resposta.
🧠 Um combustível “bom” do ponto de vista da emissão de CO₂ libera muita energia com pouco carbono, certo? A questão está pedindo exatamente o oposto: qual é o combustível “ruim”, que libera pouco energia para cada átomo de carbono que ele queima?
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdo Necessários
Definição de Termos 🔖
- Entalpia de Combustão (ΔH°c): É a energia liberada na queima completa de 1 mol da substância. O sinal negativo indica que a energia está sendo liberada (reação exotérmica). Para nossos cálculos, usaremos o valor absoluto (em módulo).
- Estequiometria da Combustão: Na queima completa de um composto de fórmula CₓHᵧO₂, cada átomo de carbono (C) se transforma em uma molécula de dióxido de carbono (CO₂). Portanto, 1 mol de CₓHᵧO₂ produz x mols de CO₂.
- Exemplo: C₆H₁₂O₆ (glicose) tem 6 carbonos, então a queima de 1 mol de glicose produz 6 mols de CO₂.
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada 💬
Imagine que a energia é dinheiro e o CO₂ é lixo. A questão pergunta: “Qual desses combustíveis produz a maior quantidade de lixo para cada real de dinheiro que ele gera?”. Estamos procurando o pior “custo-benefício” ambiental.
Estratégia Geral 🗺️
Para cada combustível na tabela:
- Identificar o número de carbonos na fórmula para saber quantos mols de CO₂ são produzidos por mol de combustível.
- Pegar o valor da energia liberada (em módulo) da tabela.
- Calcular a razão (mols de CO₂) / (energia liberada).
- Comparar as cinco razões encontradas. A maior delas será a resposta.
🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
Passo a Passo Detalhado 👣
Vamos calcular a razão Mols de CO₂ / Energia (kJ) para cada substância.
- A) Benzeno (C₆H₆):
- Mols de CO₂ por mol de benzeno = 6
- Energia liberada = 3268 kJ
- Razão = 6 / 3268 ≈ 0,001836
- B) Metano (CH₄):
- Mols de CO₂ por mol de metano = 1
- Energia liberada = 890 kJ
- Razão = 1 / 890 ≈ 0,001123
- C) Glicose (C₆H₁₂O₆):
- Mols de CO₂ por mol de glicose = 6
- Energia liberada = 2808 kJ
- Razão = 6 / 2808 ≈ 0,002136
- D) Octano (C₈H₁₈):
- Mols de CO₂ por mol de octano = 8
- Energia liberada = 5471 kJ
- Razão = 8 / 5471 ≈ 0,001462
- E) Etanol (C₂H₅OH):
- Mols de CO₂ por mol de etanol = 2
- Energia liberada = 1368 kJ
- Razão = 2 / 1368 ≈ 0,001461
Verificação Intermediária 🧐
Comparando os resultados das razões:
- Benzeno: 0,001836
- Metano: 0,001123
- Glicose: 0,002136 (o maior valor)
- Octano: 0,001462
- Etanol: 0,001461
O maior valor é o da glicose.
Possível armadilha 🚨
A principal armadilha é olhar apenas para uma das colunas da tabela.
- Se olhar só a energia, o octano (-5471) parece o mais potente.
- Se olhar só o CO₂ por mol, o octano (8 mols) parece o maior emissor.
Mas a questão pede a relação entre as duas coisas. Um combustível pode emitir muito CO₂, mas se liberar uma quantidade gigantesca de energia, sua emissão por unidade de energia pode ser baixa.
Fechamento e expectativa ✨
Nossos cálculos mostram que a glicose libera a maior quantidade de CO₂ por kJ de energia.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
🔴 A) Benzeno. (Razão ≈ 0,0018)
Incorreta.
🔴 B) Metano. (Razão ≈ 0,0011)
Incorreta. (Na verdade, o metano é o mais “limpo” da lista, com a menor emissão por kJ).
🟢 C) Glicose. (Razão ≈ 0,0021)
Correta. Apresenta a maior razão de mols de CO₂ / kJ, indicando a maior emissão de dióxido de carbono para a mesma quantidade de energia produzida.
🔴 D) Octano. (Razão ≈ 0,001462)
Incorreta.
🔴 E) Etanol. (Razão ≈ 0,001461)
Incorreta.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio 🗒️
Para determinar qual combustível libera mais CO₂ por uma mesma quantidade de energia, calculamos a razão entre a quantidade de CO₂ emitida (em mols) e a energia liberada (em kJ) para cada substância. A quantidade de CO₂ foi determinada pelo número de átomos de carbono na fórmula molecular de cada combustível. A glicose (C₆H₁₂O₆) apresentou a maior razão (6 mols de CO₂ / 2808 kJ ≈ 0,0021), indicando que é o combustível menos eficiente da lista em termos de emissão de carbono por unidade de energia.
Gabarito Reafirmado 🏅
A alternativa correta é a C.
Resumo Final para Revisão 🔑
Em problemas de comparação de eficiência de combustíveis, nunca olhe para os valores absolutos de forma isolada. A chave é sempre calcular uma razão ou proporção: energia por massa, energia por mol, emissão por energia, etc. Leia o comando com atenção para saber qual razão específica o problema está pedindo.
