Questão 125 do ENEM 2025 — Ciências da Natureza

ENEM 2025Ciências da Natureza1ª aplicação

Apaixonada por culinária e química, uma chefe de cozinha calculou que, para promover o crescimento adequado da massa durante o cozimento de um bolo a $180\text{ °C}$ ($453\text{ K}$) e $1,00\text{ atm}$, ela precisaria utilizar uma quantidade de fermento químico suficiente para produzir um volume de gás igual a $4,00\text{ L}$. Com esse objetivo, ela escolheu utilizar o bicarbonato de amônio, um composto que, sob aquecimento, degrada-se em três gases distintos, que são os responsáveis pelo crescimento da massa. A decomposição do bicarbonato de amônio ocorre conforme a equação química apresentada e, nas condições do cozimento, seu rendimento é de $80\%$.

$$\text{NH}_4\text{HCO}_3\text{ (s)} \longrightarrow \text{NH}_3\text{ (g)} + \text{CO}_2\text{ (g)} + \text{H}_2\text{O (g)}$$

Considere que a mistura dos gases se comporta como gás ideal nas condições de cozimento utilizadas pela chefe.

Dados: Massa molar do $\text{NH}_4\text{HCO}_3 = 79\text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}$ e $R = 0,082\text{ atm} \cdot \text{L} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}$.

A massa, em grama, de bicarbonato de amônio que ela deve utilizar é mais próxima de
A
2,3 g.
3,5 g.
Resposta correta
C
5,9 g.
D
6,8 g.
E
8,9 g.
Gabarito oficial: alternativa B

Resolução comentada

Nesta questão de estequiometria com gases, o objetivo é encontrar a massa de bicarbonato de amônio (NH4HCO3\text{NH}_4\text{HCO}_3) necessária para gerar 4,00 L4,00\text{ L} de gases nas condições do forno, lembrando que a reação tem rendimento de 80%80\%.

1. Calculando a quantidade total de gás necessária

Começamos descobrindo quantos mols de gás, no total, ocupam o volume de 4,00 L4,00\text{ L} a uma temperatura de 453 K453\text{ K} e pressão de 1,00 atm1,00\text{ atm}. Como o enunciado diz que a mistura se comporta como gás ideal, aplicamos a Equação de Clapeyron:

P⋅V=n⋅R⋅TP \cdot V = n \cdot R \cdot T

Substituindo os valores fornecidos:

1,00⋅4,00=n⋅0,082⋅4531,00 \cdot 4,00 = n \cdot 0,082 \cdot 453

4,00=n⋅37,1464,00 = n \cdot 37,146

n=4,0037,146≈0,1077 moln = \frac{4,00}{37,146} \approx 0,1077\text{ mol}

Essa é a quantidade total de matéria (em mols) da mistura dos três gases que farão o bolo crescer.

2. Analisando a estequiometria da reação

A equação química balanceada da decomposição do bicarbonato de amônio é:

NH4HCO3 (s)⟶NH3 (g)+CO2 (g)+H2O (g)\text{NH}_4\text{HCO}_3\text{ (s)} \longrightarrow \text{NH}_3\text{ (g)} + \text{CO}_2\text{ (g)} + \text{H}_2\text{O (g)}

Repare que a decomposição de 1 mol1\text{ mol} de NH4HCO3\text{NH}_4\text{HCO}_3 sólido produz 1 mol1\text{ mol} de NH3\text{NH}_3, 1 mol1\text{ mol} de CO2\text{CO}_2 e 1 mol1\text{ mol} de H2O\text{H}_2\text{O}. Ou seja, 1 mol1\text{ mol} do reagente gera 3 mols3\text{ mols} de gases.

Se precisamos de 0,1077 mol0,1077\text{ mol} de gases no total, a quantidade teórica de NH4HCO3\text{NH}_4\text{HCO}_3 necessária seria:

nteoˊrico=0,10773≈0,0359 moln_{\text{teórico}} = \frac{0,1077}{3} \approx 0,0359\text{ mol}

3. Aplicando o rendimento da reação

O enunciado avisa que o rendimento da reação é de 80%80\%. Isso significa que a quantidade de reagente que colocamos não se transforma 100%100\% em produto. Para compensar essa "perda" e ainda assim obter os gases necessários, precisamos usar uma quantidade maior de reagente na prática — por isso dividimos (e não multiplicamos) pelo rendimento:

nreal⋅0,80=nteoˊricon_{\text{real}} \cdot 0,80 = n_{\text{teórico}}

nreal=0,03590,80≈0,0449 moln_{\text{real}} = \frac{0,0359}{0,80} \approx 0,0449\text{ mol}

4. Calculando a massa do reagente

Por fim, convertemos essa quantidade de matéria em massa usando a massa molar do bicarbonato de amônio fornecida (79 g⋅mol−179\text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}):

m=n⋅MMm = n \cdot MM

m=0,0449⋅79≈3,54 gm = 0,0449 \cdot 79 \approx 3,54\text{ g}

O valor encontrado é mais próximo de 3,5 g3,5\text{ g}, o que nos leva à alternativa B.

Ainda com dúvida nesta questão?

Crie sua conta gratuita e peça ao Darwin, o tutor de IA do Alvo, para explicar do seu jeito — e treine questões como esta na sua trilha adaptativa.

Fonte: prova oficial do ENEM 2025 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.