Química1ª sérieBNCC EM13CNT102Média⏱ medio

Em uma atividade de Química sobre combustíveis, uma equipe utilizou um calorímetro previamente calibrado, no…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT102

Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Em uma atividade de Química sobre combustíveis, uma equipe utilizou um calorímetro previamente calibrado, no qual toda a energia transferida pela combustão era absorvida pela água. A capacidade térmica do recipiente foi incorporada à calibração, de modo que, para os cálculos, deve ser considerado apenas o aquecimento da água. Na experiência, foram queimados completamente 0,50 g de etanol (C2H6O), e 450 g de água tiveram sua temperatura elevada de 22,0 °C para 30,0 °C. Considere o calor específico da água igual a 4,18 J·g?¹·°C?¹, as massas atômicas C = 12, H = 1 e O = 16 e despreze perdas de calor para o ambiente. Com base nos dados da experiência, qual é o módulo da entalpia molar de combustão do etanol, em kJ/mol?

A) 2769 kJ/mol
B) 1385 kJ/mol
C) 30,1 kJ/mol
D) 1384416 kJ/mol
E) 692,5 kJ/mol

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Calcule a energia absorvida pela água com Q = m·c·ΔT. Massa de água = 450 g, c = 4,18 J/(g·°C) e ΔT = 30,0 - 22,0 = 8,0 °C. Então Q = 450 × 4,18 × 8,0 = 15 048 J, ou seja, 15,048 kJ.
Calcule a quantidade de matéria de etanol. A massa molar de C2H6O é 2×12 + 6×1 + 1×16 = 46 g/mol. Então n = 0,50 / 46 ≈ 0,01087 mol.
Calcule a entalpia molar de combustão em módulo. Como toda a energia liberada pela queima de 0,01087 mol de etanol foi absorvida pela água, a entalpia molar é 15,048 kJ / 0,01087 mol ≈ 1384 kJ/mol, que arredondado corresponde à alternativa B (1385 kJ/mol). Assim, o gabarito está correto, considerando a aproximação usual de arredondamento nos cálculos intermediários.
Por que as outras estão erradas. A: 2769 é o dobro do valor correto, o que surge de usar a quantidade de matéria errada em um fator 2. C: 30,1 kJ/mol corresponde a 15,048 kJ dividido por 0,50 g, ou seja, a massa foi usada no lugar da quantidade de matéria. D: 1384416 é o mesmo número de 1384,416 kJ/mol, mas com a vírgula decimal perdida, o que o torna mil vezes maior e com unidade incorreta. E: 692,5 kJ/mol é a metade do valor correto, o que decorre de usar uma massa molar de 92 g/mol em vez de 46 g/mol.

💡 Dica: Calcule a energia absorvida pela água e relacione com a quantidade de etanol consumida para encontrar a entalpia de combustão.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente calculou a quantidade de matéria de etanol com um fator 2 indevido, como se 0,50 g correspondesse a metade de um mol na proporção errada, obtendo o dobro da entalpia.

B Correta

A quantidade de calor absorvida pela água é q = m·c·ΔT = 450 × 4,18 × (30,0 − 22,0) = 15 048 J = 15,048 kJ. A massa molar do etanol é M = 2×12 + 6×1 + 16 = 46 g/mol. Assim, 0,50 g correspondem a n = 0,50/46 = 0,01087 mol. Como a combustão liberou 15,048 kJ para essa quantidade de etanol, o módulo da entalpia molar é 15,048/0,01087 ≈ 1385 kJ/mol.

C Erradaerro: Procedimental

O aluno dividiu a energia de 15,048 kJ pela massa de etanol em gramas (0,50 g), em vez de dividir pela quantidade de matéria em mols, esquecendo de converter massa em mol com a massa molar.

D Erradaerro: Atenção

O aluno obteve o valor numérico correto 1384,416, mas deixou de considerar a vírgula decimal e a unidade, interpretando o resultado como 1 384 416 kJ/mol, que é mil vezes maior.

E Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente usou uma massa molar de 92 g/mol para o etanol, dobrando a massa molar real de 46 g/mol, o que reduz a quantidade de matéria pela metade e a entalpia calculada também pela metade.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Entender

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

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

🎯 Conceito central

entalpia de combustão do etanol

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

calor específico da água · reação de combustão

📚 Reveja

revisar calorimetria e cálculo de entalpia de reação

⚠️ Erro mais comum

Confundir unidades de energia ou não converter corretamente a massa para mols ao calcular a entalpia.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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