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Economia circular é um conceito referente ao desenvolvimento econômico de um país que faz uso racional dos…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT104

Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Economia circular é um conceito referente ao desenvolvimento econômico de um país que faz uso racional dos recursos naturais, implementa processos de ciclagem e otimiza etapas de fabricação. No Brasil, um exemplo dessa economia é a cadeia de produção a partir da cana-de-açúcar. Entretanto, a possibilidade de produção de hidrogênio como combustível utilizando o etanol talvez tenha chegado ao ápice da eficiência dessa economia. Recentes pesquisas reportam que é possível produzir gás hidrogênio, de acordo com a reação química global a seguir, fazendo uso de reforma eletroquímica. C2H5OH(l) + 3H2O(l) ? 2CO2(g) + 6H2(g) Estima-se que, numa célula de reforma eletroquímica, para cada 8,0 litros de etanol, é formado 1 Kg de hidrogênio, que pode ser utilizado como combustível verde em veículos automotores, indústrias, dentre outros. Com base nos conhecimentos sobre cálculo estequiométrico, assinale a alternativa que apresenta, correta e aproximadamente, o rendimento da reação de produção de gás hidrogênio a partir do etanol. Dados: massa molar do etanol = 46,07 g/mol massa molar do gás hidrogênio = 2 g/mol Densidade do etanol = 0,7893 g/mL UEL - 2025

A) 30%
B) 40%
C) 50%
D) 60%
E) 70%

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

Converter o volume de etanol em massa. 8,0 L = 8000 mL. Massa = 8000 mL x 0,7893 g/mL = 6314,4 g de etanol.
Calcular o número de mols de etanol. n = 6314,4 g / 46,07 g/mol = aproximadamente 137,06 mol.
Usar a estequiometria da equação C2H5OH + 3H2O -> 2CO2 + 6H2. Cada 1 mol de etanol produz 6 mol de H2. Logo, o rendimento teórico é 137,06 x 6 = aproximadamente 822,4 mol de H2.
Converter para massa. Massa teórica de H2 = 822,4 mol x 2 g/mol = aproximadamente 1644,7 g, ou seja, cerca de 1,645 kg.
Calcular o rendimento. Rendimento = massa obtida / massa teórica = 1,0 kg / 1,645 kg = aproximadamente 0,608, ou 60,8%, que arredondado é 60%.
Conclusão. O rendimento aproximado é 60%, alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas. A (30%) seria obtida se a massa molar do H2 fosse dobrada, o que não condiz com a fórmula H2. B (40%) surge se a densidade for usada como divisor em vez de multiplicador. C (50%) surge se os 8,0 L forem tratados como 8000 g, ignorando a densidade. E (70%) exigiria uma massa teórica de cerca de 1,43 kg, que só aparece com arredondamentos intermediários grosseiros.

💡 Dica: Calcule a massa de etanol usada e a massa teórica de hidrogênio produzida para comparar com o valor dado.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Atenção

O aluno dobra a massa molar do H2 (usando 4 g/mol), o que faz o rendimento teórico dar cerca de 3,3 kg e o rendimento cair para 30%.

B Erradaerro: Procedimental

O aluno divide a massa pela densidade em vez de multiplicar, obtendo cerca de 10,1 kg de etanol e um rendimento próximo de 40%.

C Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno ignora a densidade e trata 8,0 L de etanol como 8000 g, o que leva a um rendimento de cerca de 48%, arredondado para 50%.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a quantidade de reagentes e produtos, levando a um cálculo incorreto do rendimento.

D Correta

CORRETA. (Considerando o gabarito oficial da UEL, embora os cálculos estequiométricos com os dados fornecidos levem a 50%). Para que o rendimento seja 60%, a produção teórica de H2 a partir de 138 kg de etanol deveria ser de 30 kg (18 kg / 0,60 = 30 kg). No entanto, a estequiometria da reação C2H5OH(g) + 3 H2O(g) ? 2 CO2(g) + 6 H2(g) indica que 1 mol de etanol (46 g) produz 6 mols de H2 (6 * 2 g = 12 g). Assim, 138 kg de etanol (que são 3 vezes 46 kg) deveriam produzir 3 * 12 kg = 36 kg de H2 teoricamente. Com uma produção teórica de 36 kg e uma produção real de 18 kg, o rendimento seria (18/36) * 100% = 50%. A única forma de obter 60% com 18 kg de H2 real é se a produção teórica fosse 30 kg. Isso implicaria que a reação produzisse 5 mols de H2 por mol de etanol (em vez de 6 mols), ou que as massas molares fossem diferentes. Portanto, há uma inconsistência entre os dados da questão e o gabarito oficial. Se o estudante for forçado a escolher a alternativa D, ele teria que assumir que a produção teórica era de 30 kg, o que não é derivável da estequiometria dada.

E Erradaerro: Procedimental

O aluno arredonda demais os valores intermediários e obtém uma massa teórica de cerca de 1,43 kg, o que resulta em aproximadamente 70%.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade dupla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 progressao

🎯 Conceito central

cálculo estequiométrico, rendimento de reação

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo estequiométrico · rendimento de reação

📚 Reveja

Revisar cálculo estequiométrico e conceito de rendimento de reação química.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre a quantidade de reagentes e produtos, levando a um cálculo incorreto do rendimento.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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