Questão do ENEM 2024

Ciências da Natureza · habilidade 25Caderno Cinza · Questão 93

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 $\mathrm{m^3}$ 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

Alternativa A: 300 g.
Justificativa
Esta alternativa está errada. Esse valor corresponde a cerca de 19 mol de metano, ou aproximadamente 410 L de gás, bem abaixo dos 700 L de metano contidos em 1 m³ de biogás, que é a quantidade que substitui os 10 mol de etanol. A conta não leva a substituição indicada no enunciado até o fim.
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Alternativa B: 400 g.
Justificativa
Esta alternativa está errada. Esse valor corresponde a 25 mol de metano, ou cerca de 550 L de gás, abaixo dos 700 L de metano presentes em 1 m³ de biogás com 70% de metano. Ele não respeita a relação de substituição dada.
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Alternativa C: 510 g. gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. A massa de 10 mol de etanol é $10 \cdot 46 = 460$ g, que ocupam $\frac{460}{0{,}78} \approx 590$ mL, ou 0,59 L. Esse volume é substituído por 1 m³ de biogás, que com 70% de metano tem 700 L de metano. Com volume molar de 22 L/mol, são $\frac{700}{22} \approx 31{,}8$ mol, e $31{,}8 \cdot 16 \approx 510$ g.
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Alternativa D: 590 g.
Justificativa
Esta alternativa está errada. O número 590 repete o volume de etanol, 590 mL, tratado como se fosse massa de metano em gramas. Volume de etanol e massa de metano são grandezas diferentes; a massa de metano vem de $\frac{700}{22} \cdot 16$ .
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Alternativa E: 720 g.
Justificativa
Esta alternativa está errada. Esse valor corresponde a todo 1 m³ de biogás tratado como se fosse só metano: $\frac{1\,000}{22} \cdot 16 \approx 727$ g. Isso ignora que o biogás tem apenas 70% de metano em volume.
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Fonte e auditoria

Código INEP: 111416
Código da prova: 1422
Arquivo do PDF: 2024_PV_impresso_D2_CD6.pdf