Questão 135 do ENEM 2020 — Ciências da Natureza

Para resolvermos essa questão, precisamos determinar a quantidade de gás carbônico ($\text{CO}_2$) que será liberada na queima de $100\text{ g}$ de carvão antracito. O primeiro passo é descobrir qual é a massa real de carbono presente nessa amostra.

Massa de Carbono na Amostra

O enunciado nos informa que o carvão antracito apresenta, em média, $90\%$ de carbono em sua composição. Como temos uma amostra de $100\text{ g}$ desse carvão, a massa de carbono puro ($m_{\text{C}}$) que efetivamente sofrerá combustão é:

$m_{\text{C}} = 100\text{ g} \times 0,90 = 90\text{ g}$

Equação da Combustão e Massas Molares

A combustão completa do carbono reage o carbono sólido com o gás oxigênio para formar o dióxido de carbono, que é o gás responsável por provocar o efeito estufa mencionado no texto. A equação química balanceada para essa reação é:

$\text{C}_{(s)} + \text{O}_{2(g)} \rightarrow \text{CO}_{2(g)}$

Essa equação nos mostra que $1\text{ mol}$ de carbono produz $1\text{ mol}$ de gás carbônico. Agora, precisamos calcular as massas molares envolvidas, utilizando os dados fornecidos no enunciado:

• Massa molar do $\text{C} = 12\text{ g mol}^{-1}$
• Massa molar do $\text{O} = 16\text{ g mol}^{-1}$

A massa molar do $\text{CO}_2$ será a soma da massa de um átomo de carbono com dois átomos de oxigênio:

$\text{Massa molar do CO}_2 = 12 + (2 \times 16) = 12 + 32 = 44\text{ g mol}^{-1}$

Cálculo Estequiométrico

Sabendo que $1\text{ mol}$ de carbono ($12\text{ g}$) produz $1\text{ mol}$ de dióxido de carbono ($44\text{ g}$), podemos montar uma regra de três simples para descobrir a massa de $\text{CO}_2$ ($x$) gerada pela queima dos $90\text{ g}$ de carbono que calculamos no início:

$12\text{ g de C} \quad \text{---------} \quad 44\text{ g de CO}_2$ $90\text{ g de C} \quad \text{---------} \quad x$

Multiplicando cruzado, temos:

$12 \cdot x = 90 \cdot 44$ $12x = 3960$ $x = \frac{3960}{12}$ $x = 330\text{ g}$

Portanto, a massa de gás liberada na atmosfera é de $330\text{ g}$, o que corresponde à alternativa D.