ENEM 2016 terceira aplicação

A questão pede para identificar qual dos combustíveis listados libera a maior quantidade de energia por grama durante a combustão completa. A tabela fornecida apresenta a entalpia padrão de combustão (\(\Delta H_c^°\)) em kJ/mol. Para encontrar a energia liberada por grama, precisamos seguir dois passos principais:

1. Calcular a massa molar (MM) de cada combustível usando as massas molares dos elementos fornecidas (H = 1 g/mol, C = 12 g/mol, O = 16 g/mol).
2. Dividir o módulo da entalpia de combustão (energia liberada por mol) pela massa molar (massa por mol) para obter a energia liberada por grama (kJ/g). A energia liberada é o valor absoluto da entalpia de combustão, pois a entalpia de combustão é negativa (reação exotérmica), mas a energia liberada é uma quantidade positiva.

Cálculos para cada combustível:

• Hidrogênio (H₂):

  • Massa Molar (MM): \(2 \times 1 \, \text{g/mol} = 2 \, \text{g/mol}\)
  • Energia liberada por mol: \(|-286 \, \text{kJ/mol}| = 286 \, \text{kJ/mol}\)
  • Energia por grama: \(\frac{286 \, \text{kJ/mol}}{2 \, \text{g/mol}} = 143 \, \text{kJ/g}\)

• Etanol (C₂H₅OH):

  • Massa Molar (MM): \((2 \times 12) + (6 \times 1) + (1 \times 16) \, \text{g/mol} = (24 + 6 + 16) \, \text{g/mol} = 46 \, \text{g/mol}\)
  • Energia liberada por mol: \(|-1368 \, \text{kJ/mol}| = 1368 \, \text{kJ/mol}\)
  • Energia por grama: \(\frac{1368 \, \text{kJ/mol}}{46 \, \text{g/mol}} \approx 29.74 \, \text{kJ/g}\)

• Metano (CH₄):

  • Massa Molar (MM): \((1 \times 12) + (4 \times 1) \, \text{g/mol} = (12 + 4) \, \text{g/mol} = 16 \, \text{g/mol}\)
  • Energia liberada por mol: \(|-890 \, \text{kJ/mol}| = 890 \, \text{kJ/mol}\)
  • Energia por grama: \(\frac{890 \, \text{kJ/mol}}{16 \, \text{g/mol}} = 55.625 \, \text{kJ/g}\)

• Metanol (CH₃OH):

  • Massa Molar (MM): \((1 \times 12) + (4 \times 1) + (1 \times 16) \, \text{g/mol} = (12 + 4 + 16) \, \text{g/mol} = 32 \, \text{g/mol}\)
  • Energia liberada por mol: \(|-726 \, \text{kJ/mol}| = 726 \, \text{kJ/mol}\)
  • Energia por grama: \(\frac{726 \, \text{kJ/mol}}{32 \, \text{g/mol}} = 22.6875 \, \text{kJ/g}\)

• Octano (C₈H₁₈):

  • Massa Molar (MM): \((8 \times 12) + (18 \times 1) \, \text{g/mol} = (96 + 18) \, \text{g/mol} = 114 \, \text{g/mol}\)
  • Energia liberada por mol: \(|-5471 \, \text{kJ/mol}| = 5471 \, \text{kJ/mol}\)
  • Energia por grama: \(\frac{5471 \, \text{kJ/mol}}{114 \, \text{g/mol}} \approx 47.99 \, \text{kJ/g}\)

Comparação:

Comparando a energia liberada por grama para cada combustível:

• Hidrogênio: 143 kJ/g
• Metano: 55.625 kJ/g
• Octano: ~47.99 kJ/g
• Etanol: ~29.74 kJ/g
• Metanol: ~22.69 kJ/g

O Hidrogênio (H₂) apresenta a maior liberação de energia por grama (143 kJ/g).

Portanto, a alternativa correta é a A.