O tanque externo do ônibus espacial Discovery carrega, separados, 1,20 x 105 L de hidrogênio líquido a –253 °C…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
O tanque externo do ônibus espacial Discovery carrega, separados, 1,20 x 105 L de hidrogênio líquido a –253 °C e 0,55 x 105 L de oxigênio líquido a –183 °C. Nessas temperaturas, a densidade do hidrogênio é 34 mol/L (equivalente a 0,08 g/mL) e a do oxigênio é 37 mol/L (equivalente a 1,18 g/mL). [IMAGEM] Considerando o uso que será feito desses dois líquidos, suas quantidades (em mol), no tanque, são tais que há [FUVEST 2006 - Questão 80] FUVEST - 2006
- A) 100% de excesso de hidrogênio.
- B) 50% de excesso de hidrogênio.
- C) proporção estequiométrica entre os dois.
- D) 25% de excesso de oxigênio.
- E) 75% de excesso de oxigênio.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Converta os volumes em mols usando a densidade molar dada. Hidrogênio: 1,20 x 10^5 L x 34 mol/L = 4,08 x 10^6 mol de H2. Oxigênio: 0,55 x 10^5 L x 37 mol/L = 2,035 x 10^6 mol de O2.
- Escreva a equação de formação da água, que é a finalidade do uso desses líquidos no motor: 2 H2 + 1 O2 -> 2 H2O. A proporção estequiométrica é de 2 mol de H2 para cada 1 mol de O2.
- Calcule a quantidade de H2 necessária para consumir todo o O2 disponível: 2 x 2,035 x 10^6 = 4,07 x 10^6 mol de H2.
- Compare com a quantidade disponível: há 4,08 x 10^6 mol de H2, praticamente igual ao necessário (diferença de cerca de 0,2%, desprezível). Logo, as quantidades estão em proporção estequiométrica, alternativa C.
- Por que as outras estão erradas: A e B indicam excesso de hidrogênio, mas o excesso real é mínimo e não de 50% ou 100%; D e E indicam excesso de oxigênio, o que contraria os cálculos, pois o oxigênio é o reagente limitante em termos de mols, com quantidade quase exatamente suficiente.
💡 Dica: Calcule a quantidade de mols usando volume e densidade fornecidos.
Alternativa por alternativa
O aluno compara apenas as quantidades de mols de H2 e O2 (cerca de 4,08 x 10^6 contra 2,03 x 10^6) e conclui que há o dobro de hidrogênio, sem considerar o coeficiente 2 da equação.
Por que engana: Confundir a relação entre a quantidade de mols de hidrogênio e oxigênio, levando a um cálculo incorreto da proporção estequiométrica.
O aluno percebe que há mais hidrogênio, mas calcula o excesso com base em uma razão aproximada ou em volumes, obtendo um valor de 50% sem aplicar a proporção 2:1 da reação.
Incorreta. Não há proporção estequiométrica exata.
O aluno inverte a relação estequiométrica, considerando 1 mol de H2 para 2 mol de O2, e conclui que sobra oxigênio.
O aluno usa densidades em g/mL ou massas em vez de quantidades em mol, ou inverte a proporção, e conclui que o oxigênio está em grande excesso.
Raio-X da questão
quantidade de mol, densidade, volume
avaliacao
quantidade de mol · densidade e volume
Revisar cálculo de mols a partir de volume e densidade de líquidos.
Confundir a relação entre a quantidade de mols de hidrogênio e oxigênio, levando a um cálculo incorreto da proporção estequiométrica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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