ENEM 2010 · Ciências da Natureza
Questão 69 do ENEM 2010
Resposta: letra D. Metanol e etanol têm a mesma densidade (0,79 g/mL) mas calores de combustão diferentes (−726 e −1 367 kJ/mol); pede-se qual é mais vantajoso, a custo igual, em energia por litro.
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.
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
- AMetanol, pois sua combustão completa fornece, aproximadamente, 22,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.
- BEtanol, pois sua combustão completa fornece, aproximadamente, 29,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.
- CMetanol, pois sua combustão completa fornece, aproximadamente, 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado.
- DEtanol, pois sua combustão completa fornece, aproximadamente, 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado.Resposta correta
- EEtanol, pois sua combustão completa fornece, aproximadamente, 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado.
Como resolver a questão 69 passo a passo?
O conceito que resolve
Energia por litro = (massa por litro ÷ massa molar) × calor de combustão molar. A comparação entre os combustíveis é feita pela energia liberada por unidade de volume.
Como chegar na resposta
- Massa por litro: 0,79 g/mL × 1 000 mL = 790 g/L para os dois.
- Metanol (CH₃OH, 32 g/mol): 790 ÷ 32 ≈ 24,7 mol/L; 24,7 × 726 ≈ 17,9 MJ/L.
- Etanol (CH₃CH₂OH, 46 g/mol): 790 ÷ 46 ≈ 17,2 mol/L; 17,2 × 1 367 ≈ 23,5 MJ/L.
- O etanol libera mais energia por litro, cerca de 23,5 MJ.
Por que cada alternativa
- AMetanol não é o melhor, e 22,7 kJ por litro é um valor irrealista por erro de unidade.
- BO etanol é a escolha certa, mas 29,7 kJ está três ordens de grandeza abaixo do valor correto.
- CO metanol libera cerca de 17,9 MJ/L, menos que o etanol, então não é o mais vantajoso.
- DCorreta: o etanol fornece cerca de 23,5 MJ por litro, mais que o metanol (17,9 MJ).
- EO etanol é a escolha certa, mas o valor 33,7 MJ não resulta dos dados fornecidos.
Onde essa questão derruba a maioria
Como as densidades são iguais, é tentador comparar só o calor por mol (o do etanol é maior), mas a comparação correta é por litro, o que exige as massas molares.
O que estudar se você errou
Revise cálculo de mol por litro a partir de densidade e massa molar e calor de combustão.