Questão 111 do ENEM 2017 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos determinar qual dos combustíveis libera a maior quantidade de dióxido de carbono ($\text{CO}_2$) quando queimamos exatamente $58\text{ g}$ de cada um deles.

Primeiro, vamos analisar a estequiometria da reação de combustão completa para um hidrocarboneto genérico, que possui a fórmula $\text{C}_x\text{H}_y$. A quantidade de $\text{CO}_2$ formada depende diretamente da quantidade de átomos de carbono ($x$) presentes na molécula do combustível. O balanceamento do carbono nos mostra que: $1\text{ mol de C}_x\text{H}_y \rightarrow x\text{ mol de CO}_2$

Como a questão pede para compararmos a queima de $58\text{ g}$ de cada combustível, o próximo passo é descobrir quantos mols de cada substância estão contidos nessa massa. Usamos a fórmula: $n = \frac{m}{M}$ onde $m$ é a massa ($58\text{ g}$) e $M$ é a massa molar do combustível.

Em seguida, multiplicamos o número de mols do combustível pelo número de átomos de carbono em sua molécula para encontrar a quantidade de mols de $\text{CO}_2$ gerada.

Vamos calcular para cada alternativa:

1. Metano ($\text{CH}_4$)

• Massa molar: $16\text{ g/mol}$
• Carbonos por molécula: $1$
• Mols de metano em $58\text{ g}$: $n = \frac{58}{16} = 3,625\text{ mol}$
• Mols de $\text{CO}_2$ produzidos: $3,625 \times 1 = 3,625\text{ mol}$

2. Acetileno ($\text{C}_2\text{H}_2$)

• Massa molar: $26\text{ g/mol}$
• Carbonos por molécula: $2$
• Mols de acetileno em $58\text{ g}$: $n = \frac{58}{26} \approx 2,23\text{ mol}$
• Mols de $\text{CO}_2$ produzidos: $2,23 \times 2 = 4,46\text{ mol}$

3. Etano ($\text{C}_2\text{H}_6$)

• Massa molar: $30\text{ g/mol}$
• Carbonos por molécula: $2$
• Mols de etano em $58\text{ g}$: $n = \frac{58}{30} \approx 1,93\text{ mol}$
• Mols de $\text{CO}_2$ produzidos: $1,93 \times 2 = 3,86\text{ mol}$

4. Propano ($\text{C}_3\text{H}_8$)

• Massa molar: $44\text{ g/mol}$
• Carbonos por molécula: $3$
• Mols de propano em $58\text{ g}$: $n = \frac{58}{44} \approx 1,32\text{ mol}$
• Mols de $\text{CO}_2$ produzidos: $1,32 \times 3 = 3,96\text{ mol}$

5. Butano ($\text{C}_4\text{H}_{10}$)

• Massa molar: $58\text{ g/mol}$
• Carbonos por molécula: $4$
• Mols de butano em $58\text{ g}$: $n = \frac{58}{58} = 1\text{ mol}$
• Mols de $\text{CO}_2$ produzidos: $1 \times 4 = 4\text{ mol}$

Comparando os resultados, vemos que a queima de $58\text{ g}$ de acetileno produz aproximadamente $4,46\text{ mol}$ de $\text{CO}_2$, sendo a maior quantidade entre todos os combustíveis listados.

Portanto, a substância que emite mais $\text{CO}_2$ é o acetileno.