Unit-AL 2017
A energia liberada nas reações de combustão é frequentemente utilizada como fonte de calor em inúmeras atividades antrópicas, a exemplo do uso em termoelétricas, funcionamento de veículos automotivos e cozimento de alimentos. Essas reações químicas, além de fornecerem energia, usam combustíveis de origem fóssil e liberam na atmosfera o dióxido de carbono, CO2(g), considerado como o principal responsável pelo aumento do efeito estufa. Pesquisas apontam para o uso de combustíveis menos poluentes e originários de fontes renováveis, a exemplo do metano, CH4(g), e do hidrogênio, H2(g), cujos valores aproximados dos calores específicos de combustão são, respectivamente, 55,7kJg−1 e 143,0kJg−1 .
Considerando-se o tema abordado no texto e os conhecimentos de Química, é correto afirmar:
O hidrogênio é um gás inerte obtido na ionização de moléculas de água.
A combustão incompleta de metano forma o dióxido de carbono como único produto.
O metano é um hidrocarboneto obtido a partir da decomposição aeróbica de materiais orgânicos.
A queima completa de 1,0mol de metano libera mais energia do que a combustão de 1,0mol de gás hidrogênio.
O uso do metano e do hidrogênio como combustíveis evita a liberação de gases de efeito estufa para o ar atmosférico.
Resolução
Para comparar as energias libertadas por mol, precisamos transformar o calor específico de combustão (fornecido em kJ g−1) em energia por mol (kJ mol−1).
Metano, CH4
Massa molar: 12 g (C) + 4×1 g (H) = 16 g mol−1
\[q_{\text{mol}}(CH_4)=55{,}7\,\text{kJ g}^{-1}\times16\,\text{g mol}^{-1}=8,91\times10^{2}\,\text{kJ mol}^{-1}\approx 8{,}9\times10^{2}\,\text{kJ}\]
Hidrogênio, H2
Massa molar: 2 g mol−1
\[q_{\text{mol}}(H_2)=143\,\text{kJ g}^{-1}\times2\,\text{g mol}^{-1}=2,86\times10^{2}\,\text{kJ mol}^{-1}\approx 2{,}9\times10^{2}\,\text{kJ}\]
Comparando: \(891\,\text{kJ}>286\,\text{kJ}\). Logo, 1 mol de CH4 libera mais energia que 1 mol de H2.
As demais alternativas contêm afirmações incorretas, como mostrado na seção de explicações. Assim, a opção correta é D.
Dicas
Erros Comuns
- Poder calorífico (ou calor de combustão específico): quantidade de energia liberada por unidade de massa do combustível.
- Massa molar: converte energia por grama em energia por mol.
- Combustão completa: produz CO2 e H2O.
- Combustão incompleta: produz CO, C (fuligem) e/ ou outros subprodutos além de CO2.
- Produção de CH4 (biogás): ocorre por decomposição anaeróbica de matéria orgânica.
- Hidrogênio: gás altamente reativo; obtido, por exemplo, por eletrólise da água.
- Efeito estufa: CO2, CH4, N2O e outros gases contribuem para o aquecimento global.
