O crescimento da frota de veículos em circulação no mundo tem levado à busca e desenvolvimento
de tecnologias que permitam minimizar emissões de poluentes atmosféricos. O uso de veículos elétricos é
uma das propostas mais propagandeadas por serem de emissão zero. Podemos comparar a emissão de carbono
na forma de CO2 (massa molar igual a 44 g mol−1) para os dois tipos de carros (a combustão e elétrico). Considere que os veículos tradicionais a combustão, movidos a etanol (massa molar igual a 46 g mol−1), emitem uma média de 2,6 mol de CO2 por quilômetro rodado, e os elétricos emitem o equivalente a 0,45 mol de CO2
por quilômetro rodado (considerando as emissões na geração e transmissão da eletricidade). A reação de combustão do etanol pode ser representada pela equação química:
C2H5OH (l) + 3 O2 (g) → 2 CO2(g) + 3 H2O (g)
Foram analisadas as emissões de CO2 envolvidas em dois veículos, um movido a etanol e outro elétrico,
em um mesmo trajeto de 1 000 km.
CHIARADIA, C. A. Estudo da viabilidade da implantação de frotas de veículos elétricos
e híbridos elétricos no atual cenário econômico, político, energético e ambiental brasileiro.
Guaratinguetá: Unesp, 2015 (adaptado).
A quantidade equivalente de etanol economizada, em quilograma, com o uso do veículo elétrico nesse trajeto, é mais próxima de
A) 50.
B) 60.
C) 95.
D) 99.
E) 120.
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Estequiometria
- Reações de Combustão
- Cálculo de Massa Molar
🎯 Nível da Questão: Médio.
✅ Gabarito: Letra A.
📖 Resolução Passo a Passo
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
A questão compara as emissões de CO₂ de um carro a etanol e de um carro elétrico ao longo de 1.000 km e pede para calcular quanto de etanol foi economizado devido à menor emissão do carro elétrico.
🔑 Palavras-chave:
- “Veículos tradicionais a combustão movidos a etanol emitem 2,6 mol de CO₂ por km.”
- “Veículos elétricos emitem 0,45 mol de CO₂ por km.”
- “Reação de combustão do etanol: C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O.”
- “Massa molar do CO₂ = 44 g/mol e do etanol = 46 g/mol.”
🎯 Objetivo: Determinar a quantidade de etanol economizada em kg devido à menor emissão de CO₂ do veículo elétrico.
Passo 2: Tradução e Interpretação do Texto
Cálculo das emissões de CO₂ para cada tipo de carro em 1.000 km:
- Carro a etanol:
- Emissão = 2,6mol/km × 100km = 2600 mol de CO₂
- Carro elétrico:
- Emissão = 0,45mol/km × 100 km = 450 mol de CO₂
Cálculo da diferença de CO₂ emitido:
- 2600−450=2150 mol de CO₂ economizados ao usar o carro elétrico.
Conversão dessa economia em massa de etanol usando a estequiometria da reação.
Passo 3: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Reação de combustão do etanol:
C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O
- Para cada 1 mol de etanol consumido, são produzidos 2 mol de CO₂.
📌 Estequiometria e massa molar:
- Massa molar do etanol (C₂H₅OH) = 46 g/mol
- Massa molar do CO₂ = 44 g/mol
🔎 Relação molar da reação:
- 1 mol de etanol → 2 mol de CO₂
- 46 g de etanol → 2×44=88g de CO₂
Agora, aplicamos essa relação ao CO₂ economizado.
Passo 4: Desenvolvimento do raciocínio e cálculos
Determinação da quantidade de etanol correspondente à economia de 2150 mol de CO₂:
- Pela estequiometria da reação: 1 mol de etanol→2 mol de CO₂1→2150 mol de CO₂
2150/2= 1075 mol de etanol
Conversão de mol para massa de etanol:1075 mol×46 g/mol=49.450, aproximadamente 50kg
Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
A) ✅
- Cálculo realizado confirma 49,45 kg ≈ 50 kg. Alternativa correta.
B) 60 kg ❌
C) 95 kg ❌
D) 99 kg ❌
E) 120 kg ❌
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
A questão exige um cálculo estequiométrico para determinar a quantidade de etanol economizada devido à menor emissão de CO₂ do veículo elétrico.
- Calculamos a diferença na emissão de CO₂ entre os dois veículos: 2150 mol de CO₂.
- Relacionamos essa quantidade à reação de combustão do etanol: 1 mol de etanol → 2 mol de CO₂.
- Convertendo para massa, obtemos: 49,45 kg ≈ 50 kg de etanol economizado.
