Lista 5/10 Enem com resolução
Projeto Revisão Termoquímica
1. (Enem 2003) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece
a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho
d) exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás
e)na carburação, com a difusão do combustível no ar
Resolução:
A energia química é liberada na combustão e os gases formados aplicam forças nos pistões do motor que realizam trabalho, usado para movimentar o veículo (energia mecânica).
Opção A
O processo anaeróbico é menos vantajoso energeticamente porque:
a) libera 112kJ por mol de glicose.
b) libera 467 kJ por mol de glicose.
c) libera 2688 kJ por mol de glicose.
d) absorve 1344kJ por mol de glicose..
e) absorve 2800kJ por mol de glicose.
Resolução:
Pela Lei de Hess, devemos manter a equação I, e inverter e multiplicar por dois a equação II, assim:
C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l) ΔH = – 2800 kJ
6 CO2(g) + 6 H2O(l) → 2 CH3CH(OH)COOH(s) + 6 O2(g) ΔH = + 2688 kJ
Somando, temos:
C6H12O6(s) → 2 CH3CH(OH)COOH(s) ΔH = – 112 kJ/mol
Logo, podemos concluir que no processo aeróbico há liberação de 2800 kJ e no processo anaeróbico há liberação de 112 kJ.
Opção A
3.(Enem 2009)
Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a 25oC (ΔHo25) do metano, do butano e do octano.
a) gasolina, GLP e gás natural.
b) gás natural, gasolina e GLP.
c) gasolina, gás natural e GLP.
d) gás natural, GLP e gasolina.
e) GLP, gás natural e gasolina.
Resolução:
Devemos montar a reação de combustão para cada combustível e depois calcular a quantidade de calor obtido por mol de CO2
Metano (gás natural)
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)
1 mol de CH4 produz 1mol de CO2(g) e libera 890kJ
Butano ( GLP)
C4H10(g) + 13/2 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(l)
4 mols de CO2 ————— 2878 kJ
1 mol de CO2 ————— x
x = 719,5 kJ
Octano ( gasolina)
C8H18(g) + 25/2 O2(g) → 8 CO2(g) + 9 H2O(l)
8mol de CO2 ————— 5471kJ
1mol de CO2 ————— y
y = 683,9kJ
Então, a ordem crescente de calor produzido por mol de CO2 é: gasolina < GLP < gás natural.
Opção A
4. (Enem PPL 2016) Para comparar a eficiência de diferentes combustíveis, costuma-se determinar a quantidade de calor liberada na combustão por mol ou grama de combustível. O quadro mostra o valor de energia liberada na combustão completa de alguns combustíveis.
As massas molares dos elementos H, C e O são iguais a 1g/mol, 12g/mol e 16g/mol, respectivamente.
ATKINS, P. Princípios de química. Porto Alegre: Bookman, 2007 (adaptado).
Qual combustível apresenta maior liberação de energia por grama?
a) Hidrogênio.
b) Etanol.
c) Metano.
d) Metanol.
e) Octano.
Resolução:
Os combustíveis são compostos por H, C e O com massas molares iguais a 1g/mol, 12g/mol e 16g/mol, respectivamente. Para saber qual composto é mais eficiente, temos que analisar a liberação de energia por grama de composto.
Hidrogênio: (H2:2) : -286/2 : libera 143 kJ/grama
Etanol: (C2H5OH: 46) : -1368/46: libera 27,739 kj/grama
Metano: (CH4: 16): -800/16: libera 55.62 kJ/grama
Metanol: ( CH3O: 31) : -726/31: libera 23,42kj/grama
Octano: (C8H18 :114):-5471/114 : libera 47.99 kJ/grama
Pelos cálculos, o hidrogênio se mostrou o mais eficiente.
Opção: A
5. (Enem PPL 2019) gás hidrogênio é considerado um ótimo combustível — o único produto da combustão desse gás é o vapor de água, como mostrado na equação química.
2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)
Um cilindro contém 1 kg de hidrogênio e todo esse gás foi queimado. Nessa reação, são rompidas e formadas ligações químicas que envolvem as energias listadas no quadro.
Qual é a variação da entalpia, em quilojoule, da reação de combustão do hidrogênio contido no cilindro?
a) −242 000
b) −121 000
c) −2 500
d) +110 500
e) +234 000
Resolução:
A reação dada é:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)
Será necessário quebrar as seguintes ligações:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)
2 x 437 kJ + 494 kJ - 4 x 463 KJ
874 + 494 - 1852
+ 1368 - 1852 kJ
-484 KJ
Agora, sabendo que:
4 g ------------- - 484 kJ
1000 g---------------- x
x = - 121000 Kj
Opção B
6. (Enem 2010) 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.
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
a) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.
b) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.
c) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado.
d) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado.
e) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado.
Resolução:
Primeiro temos que calcular a energia liberada para cada litro de metanol e etanol queimado partir das densidades. A densidade do metanol e do etanol é 0,79 g/ml, então 1L desses combustíveis tem massa igual a 790 g.
Metanol:
Massa molar do metanol = 32g
32g —— 726 kJ
790g —— X
X=17923 kJ ou 17,9 MJ
Etanol:
Massa molar do etanol = 46 g
46g —— 1367 kJ
790g —— Y
Y=23476 kJ ou 23,5 MJ
Como fizemos a comparação pros dois combustíveis como 1L o mais vantajoso é o etanol por liberar mais energia que metanol.
Opção D
7. 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:
1g de bio-óleo libera 16,,4kj, então 5g liberam X
X= 82 kj
Opção C
8. (Enem 2010) As cidades industrializadas produzem grandes proporções de gases como o CO2, o principal gás causador do efeito estufa. Isso ocorre por causa da quantidade de combustíveis fósseis queimados, principalmente no transporte, mas também em caldeiras industriais. Além disso, nessas cidades concentram-se as maiores áreas com solos asfaltados e concretados, o que aumenta a retenção de calor, formando o que se conhece por “ilhas de calor”. Tal fenômeno ocorre porque esses materiais absorvem o calor e o devolvem para o ar sob a forma de radiação térmica.
Em áreas urbanas, devido à atuação conjunta do efeito estufa e das “ilhas de calor”, espera-se que o consumo de energia elétrica
a) diminua devido à utilização de caldeiras por indústrias metalúrgicas.
b) aumente devido ao bloqueio da luz do sol pelos gases do efeito estufa.
c) diminua devido à não necessidade de aquecer a água utilizada em indústrias.
d) aumente devido à necessidade de maior refrigeração de indústrias e residências.
e) diminua devido à grande quantidade de radiação térmica reutilizada.
Resolução:
O efeito estufa e as “ilhas de calor” são fenômenos que aumentam a temperatura local, levando então à necessidade do uso de sistemas de refrigeração, tanto para conservação de maquinário e produtos na indústria como para o conforto da população.
Opção D
9. (Enem 2011) 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:
O primeiro passo para resolver essa questão é calcular a quantidade de CO2 produzida quando se obtêm 1000 KJ de energia (por exemplo), utilizando uma regra de três simples. Esse cálculo deverá ser feito para todas as substâncias
N° de moléculas de C —Energia liberada (kJ/mol)
X moléculas de C —1000KJ
Cálculo para a Glicose:
6____2808
X____1000
X = 2,13mols de CO2
Para as outras substâncias você encontrará os seguintes valores:
Benzeno =1,83 mols de CO2
Etanol =1,46 mols de CO2
Metano =1,12 mols de CO2
Octano =1,46 mols de CO2
Opção C
10.(PPL 2015) O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 nêutrons. O isótopo de urânio 235U é utilizado como combustível em usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão de seu núcleo e libera uma grande quantidade de energia (2,35×1010 KJ/mol). O isótopo 235U ocorre naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7%. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando aumentar a concentração do isótopo 235U para, aproximadamente, 3% nas pastilhas. Em décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO2 (gás com massa molar igual a 44 g/mol). A queima do carvão é representada pela equação química:
Qual é a massa de CO2, em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100 g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia?
a) 2,10
b) 7,70
c) 9,00
d) 33,0
e) 300
Resolução:
Cada 100 gramas de pastilhas contém 3 gramas de urânio 235
cálculo da energia liberada quando usamos 3 gramas de urânio 235
Lembrando que: 2,35 x 1010 kJ/mol U = 2,35 x 1010 kJ/235gramas
energia gramas de urânio
2,35 x 1010 kJ ................ 235 g
x kJ ............................... 3 g
x = 3 x 108 kJ
cálculo da massa de carbono, em toneladas, para produzir a mesma energia
Lembrando que: 400 kJ/mol Carbono = 400 kJ/ 44 gramas de Carbono e que 1 tonelada = 106 gramas
44 g ............................... 400 kJ
X g ................................. 3 x 108 kJ
X = 33 x 106 gramas = 33 toneladas
Opção D
Gabarito:
01 - A
02 - A
03 - A
04 - A
05 - B
06 - D
07 - C
08 - D
09 - C
10 - D