Ciências da Natureza ENEM 2024 difícil

Questão 133 do ENEM 2024 comentada

Veja como relacionar quantidade de matéria, massa, densidade e volume para calcular uma massa de metano.

Numeração do caderno azul · Ciências da Natureza

Questão 133ENEM 2024

O biogás é uma alternativa energética muito importante, pois, além de reduzir a dependência por combustíveis fósseis, sua obtenção pode ser realizada a partir de resíduos da produção agroindustrial. Considere que o biogás produzido em um empreendimento de suinocultura contém 70% em volume de metano (massa molar 16 g/mol; volume molar 22 L/mol). Ele será utilizado para geração de energia em substituição ao etanol (massa molar 46 g/mol) em um gerador no qual 1 m³ de biogás de origem suína substitui 0,59 L de etanol anidro (densidade 0,78 g/mL).

Nessas condições, a massa de metano necessária para substituir 10 mol de etanol na produção de energia é mais próxima de

  1. A
    300 g.
  2. B
    400 g.
  3. C
    510 g.
  4. D
    590 g.
  5. E
    720 g.

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Resposta: Cgabarito oficial do INEP

O que a questão cobra

A questão exige converter mols de etanol em volume e usar a proporção entre etanol e biogás. Depois, é preciso considerar a fração de metano e converter seu volume em massa.

Resolução

Primeiro, calcule a massa de 10 mol de etanol e use a densidade para obter seu volume. Em seguida, compare esse volume com a equivalência energética informada no enunciado.

1 m³ de biogás de origem suína substitui 0,59 L de etanol anidro

Massa de etanol: 10 mol × 46 g/mol = 460 g.

Volume de etanol: 460 g ÷ 0,78 g/mL ≈ 590 mL = 0,59 L.

Como 0,59 L de etanol correspondem a 1 m³ de biogás, esse é o volume de biogás necessário. Como 70% dele é metano, o volume de metano é 0,70 × 1 m³ = 700 L.

Agora, use o volume molar para calcular a quantidade de metano e, então, sua massa.

Quantidade de metano: 700 L ÷ 22 L/mol ≈ 31,8 mol.

Massa de metano: 31,8 mol × 16 g/mol ≈ 509 g.

A massa mais próxima é 510 g.

Alternativa por alternativa

  • A

    300 g fica abaixo dos cerca de 509 g de metano calculados para substituir 10 mol de etanol.

  • B

    400 g também é menor que os cerca de 509 g necessários.

  • C

    Correta. os cálculos resultam em aproximadamente 509 g, valor mais próximo de 510 g.

  • D

    590 g é maior que a massa calculada, de aproximadamente 509 g.

  • E

    720 g também supera a massa calculada, de aproximadamente 509 g.

Para lembrarUse massa = quantidade de matéria × massa molar; para gases, quantidade de matéria = volume ÷ volume molar.

Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.

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