Questão 114 do ENEM 2024 — Ciências da Natureza

ENEM 2024Ciências da Natureza1ª aplicação

Um dos agentes que mais contribui para a poluição do ar é o automóvel a combustão interna. Em áreas urbanas, isso é demonstrado dramaticamente pela fumaça fotoquímica, resultante da interação entre óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e luz solar, para formar produtos de oxidação, que causam irritação aos olhos, ao aparelho respiratório e danos às plantas. As condições de operação de motores a combustão, como a razão da mistura ar/combustível no cilindro, influenciam na composição dos gases lançados pelo escapamento na atmosfera. O gráfico ilustra a variação nas composições dos principais gases, dióxido de carbono (CO2), hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO), monóxido de nitrogênio (NO) e oxigênio molecular (O2), emitidos por um motor a gasolina, em diferentes razões ar/combustível, em massa.

RANGEL, M. C.; CARVALHO, M. F. A. Impacto dos catalisadores automotivos
no controle da qualidade do ar. Química Nova, v. 26, 2003 (adaptado)

Na condição de razão ar/combustível igual a 18, haverá uma emissão
A
baixa de O2 e alta de NO.
B
baixa de NO e alta de HC.
baixa de CO e alta de CO2.
Resposta correta
D
baixa de HC e alta de CO.
E
baixa de CO2 e alta de HC.
Gabarito oficial: alternativa C

Resolução comentada

A questão pede o que acontece com as emissões quando a razão ar/combustível vale 1818. Pelo gráfico, essa razão fica na região marcada como "Excesso", ou seja, à direita da razão estequiométrica — há mais ar (e mais oxigênio) do que o estritamente necessário para queimar o combustível.

O raciocínio químico

Esse é o ponto-chave da questão. Com excesso de ar, sobra bastante oxigênio no cilindro, o que favorece a combustão completa do combustível. Na combustão completa, o carbono do combustível é oxidado até CO2CO_2: combustiˊvel+O2  (em excesso)→CO2+H2O\text{combust\'ivel} + O_2 \;(\text{em excesso}) \rightarrow CO_2 + H_2O

Já o monóxido de carbono (COCO) é um produto típico de combustão incompleta, que ocorre quando falta oxigênio. Havendo oxigênio de sobra, quase todo o carbono vira CO2CO_2, e a emissão de COCO cai bastante.

Confirmando pelo gráfico

Na região de excesso de ar, o gráfico mostra a curva do COCO já muito próxima do eixo horizontal (emissão baixa), enquanto a do CO2CO_2 permanece em um patamar elevado — é o gás emitido em maior proporção em volume. Isso confirma o raciocínio: em razão 1818, temos baixa emissão de CO e alta emissão de CO2.

Conclusão

A descrição que corresponde à razão 1818 é emissão baixa de COCO e alta de CO2CO_2, o que aponta para a alternativa C.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2024 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.