Questão 79 do ENEM 2010 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos montar e balancear a equação química que representa a combustão completa do octano ($C_8H_{18}$).

A combustão completa de um hidrocarboneto (composto formado apenas por carbono e hidrogênio) ocorre quando ele reage com o gás oxigênio ($O_2$), produzindo dióxido de carbono ($CO_2$) e água ($H_2O$), além de liberar energia.

A equação não balanceada desse processo é: $C_8H_{18} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Para balancear a equação, podemos seguir a regra prática de ajustar os coeficientes estequiométricos na seguinte ordem: Carbono, Hidrogênio e, por fim, Oxigênio.

Primeiro, balanceamos o Carbono (C): No reagente, temos $8$ átomos de carbono no octano. Portanto, precisamos de $8$ moléculas de $CO_2$ nos produtos: $C_8H_{18} + O_2 \rightarrow 8 CO_2 + H_2O$

Em seguida, balanceamos o Hidrogênio (H): No reagente, temos $18$ átomos de hidrogênio. Como cada molécula de água ($H_2O$) possui $2$ átomos de hidrogênio, precisamos de $9$ moléculas de água ($18 \div 2 = 9$): $C_8H_{18} + O_2 \rightarrow 8 CO_2 + 9 H_2O$

Por fim, balanceamos o Oxigênio (O): Agora, contamos o total de átomos de oxigênio nos produtos:

• No $CO_2$: $8 \times 2 = 16$ átomos de oxigênio.
• Na $H_2O$: $9 \times 1 = 9$ átomos de oxigênio.
• Total nos produtos: $16 + 9 = 25$ átomos de oxigênio.

Para ter $25$ átomos de oxigênio nos reagentes, precisamos de $12,5$ moléculas de $O_2$ (pois $12,5 \times 2 = 25$): $1 C_8H_{18} + 12,5 O_2 \rightarrow 8 CO_2 + 9 H_2O$

Com a equação devidamente balanceada, podemos analisar as alternativas fornecidas pela questão:

• A) Incorreta. No processo de combustão, o oxigênio ($O_2$) atua como comburente, ou seja, ele é consumido, e não liberado.
• B) Incorreta. O coeficiente estequiométrico para a água é de $9$ para cada $1$ mol de octano, e não $8$.
• C) Incorreta. A água é um dos produtos da reação, portanto, há produção de água, e não consumo.
• D) Correta. Como calculamos, o coeficiente estequiométrico para o oxigênio ($O_2$) é de $12,5$ para cada $1$ mol de octano.
• E) Incorreta. O coeficiente estequiométrico para o gás carbônico ($CO_2$) é de $8$ para cada $1$ mol de octano, e não $9$.

Portanto, a alternativa correta é a que indica a proporção de $12,5$ mols de oxigênio para $1$ mol de octano.