Questão 102 do ENEM 2022 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos encontrar o combustível que apresenta a melhor relação entre a energia liberada e a quantidade de dióxido de carbono ($\text{CO}_2$) produzida. Em outras palavras, buscamos o combustível que nos dê o maior valor para a seguinte razão:

$\text{Razão} = \frac{\text{Energia liberada}}{\text{Mols de CO}_2 \text{ produzidos}}$

Primeiro, vamos determinar quantos mols de $\text{CO}_2$ cada combustível produz por mol de substância queimada. O enunciado nos lembra que, na combustão completa, o carbono se transforma em $\text{CO}_2$. Portanto, pela estequiometria da reação, o número de mols de $\text{CO}_2$ gerados é exatamente igual ao número de átomos de carbono presentes na fórmula da molécula do combustível.

Analisando as fórmulas dadas na tabela:

• Carbono ($\text{C}$): possui $1$ átomo de carbono, logo produz $1 \text{ mol}$ de $\text{CO}_2$.
• Etino ($\text{C}_2\text{H}_2$): possui $2$ átomos de carbono, logo produz $2 \text{ mols}$ de $\text{CO}_2$.
• Propano ($\text{C}_3\text{H}_8$): possui $3$ átomos de carbono, logo produz $3 \text{ mols}$ de $\text{CO}_2$.
• Butano ($\text{C}_4\text{H}_{10}$): possui $4$ átomos de carbono, logo produz $4 \text{ mols}$ de $\text{CO}_2$.
• Octano ($\text{C}_8\text{H}_{18}$): possui $8$ átomos de carbono, logo produz $8 \text{ mols}$ de $\text{CO}_2$.

Agora, calculamos a razão entre a energia liberada e a quantidade de $\text{CO}_2$ para cada um. Usaremos os valores de entalpia em módulo, pois o sinal negativo serve apenas para indicar que a reação é exotérmica (libera calor):

• Carbono: $\frac{394}{1} = 394 \text{ kJ/mol de CO}_2$
• Etino: $\frac{1\ 300}{2} = 650 \text{ kJ/mol de CO}_2$
• Propano: $\frac{2\ 220}{3} = 740 \text{ kJ/mol de CO}_2$
• Butano: $\frac{2\ 878}{4} = 719,5 \text{ kJ/mol de CO}_2$
• Octano: $\frac{5\ 471}{8} \approx 683,9 \text{ kJ/mol de CO}_2$

Comparando os resultados, o propano é o combustível que libera a maior quantidade de energia ($740 \text{ kJ}$) para cada mol de $\text{CO}_2$ emitido para a atmosfera. Logo, ele é a opção que atende perfeitamente ao critério de garantir uma alta liberação de energia aliada ao menor impacto ambiental possível em termos de emissão de gás carbônico.