Combustão do metano: CH4 + 2 O2 ? CO2 + 2 H2O, ?H°comb = -890 kJ·mol?¹. Calcule a energia liberada na queima…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Combustão do metano: CH4 + 2 O2 ? CO2 + 2 H2O, ?H°comb = -890 kJ·mol?¹. Calcule a energia liberada na queima completa de 5,00 kg de CH4.
- A) A quantidade de CH4 corresponde a 250 mol.
- B) 5,00 kg de CH4 produz 890 kJ de energia.
- C) 2,78×10^5 kJ liberados (˜278 MJ)
- D) A queima de 5,00 kg de CH4 libera 1,78×10^5 kJ.
- E) O ?H°comb do metano é +890 kJ·mol?¹.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule a massa molar do CH4: C = 12 g/mol e H = 1 g/mol, logo M = 12 + 4 x 1 = 16 g/mol. Passo 2: Converta a massa para gramas: 5,00 kg = 5000 g. Passo 3: Calcule a quantidade de matéria: n = 5000 / 16 = 312,5 mol de CH4. Passo 4: Pela equação termoquímica, cada 1 mol de CH4 queimado libera 890 kJ (a variação de entalpia é -890 kJ/mol, ou seja, energia liberada). Passo 5: Energia total = 312,5 x 890 = 278 125 kJ, que é 2,78 x 10^5 kJ (cerca de 278 MJ). Passo 6: Portanto a alternativa C está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A) 250 mol é resultado de um erro na massa molar (usar M = 20 g/mol), pois 5000 / 16 = 312,5 mol. B) Confunde massa com quantidade de matéria: os 890 kJ são por mol de CH4, não para os 5 kg inteiros. D) 1,78 x 10^5 kJ equivale a 200 mol x 890 kJ, o que indica uma divisão incorreta de 5000 g por um valor próximo de 25 g/mol. E) O sinal e a unidade estão errados: a entalpia de combustão é negativa (energia liberada) e é expressa por mol de CH4, não é a energia total liberada pela massa dada.
💡 Dica: Calcule a quantidade de mols de CH4 e multiplique pela energia liberada por mol.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula a quantidade de matéria dividindo 5000 g por um valor errado da massa molar, como 20 g/mol, e obtém 250 mol.
O aluno acredita que a massa de 5,00 kg de CH4 já corresponde diretamente a 890 kJ, sem converter massa em mols e sem multiplicar pela entalpia por mol.
Por que engana: Confundir a quantidade de energia liberada com a entalpia de combustão, utilizando o valor absoluto em vez do valor negativo.
Moles CH4 = 5000 g / 16,0 g·mol?¹ = 312,5 mol. Energia = 312,5 mol × 890 kJ·mol?¹ = 278125 kJ liberados (valor absoluto).
O aluno calcula corretamente a ideia de multiplicar mols por 890 kJ, mas obtém 200 mol ao dividir 5000 g por cerca de 25 g/mol, usando uma massa molar errada ou fazendo erro de cálculo.
O aluno lê a entalpia de combustão como uma quantidade positiva de energia liberada e a associa diretamente à massa dada, sem perceber que o sinal negativo indica liberação e que o valor é por mol.
Raio-X da questão
combustão do metano
avaliacao
cálculo de mols · reação de combustão
Revisar cálculos de energia em reações químicas.
Confundir a quantidade de energia liberada com a entalpia de combustão, utilizando o valor absoluto em vez do valor negativo.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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