Em um projeto-piloto de aproveitamento de gases associado a um gasoduto, uma unidade de metanação recebe…
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
Em um projeto-piloto de aproveitamento de gases associado a um gasoduto, uma unidade de metanação recebe dióxido de carbono separado de uma corrente gasosa e hidrogênio produzido por eletrólise. Na presença de um catalisador, esses reagentes são convertidos em metano, que pode ser incorporado à rede, e água. O catalisador acelera a transformação, mas não é consumido como reagente. Considerando as substâncias descritas no texto, qual equação representa a transformação química balanceada, com os menores coeficientes inteiros?
- A) CO2 + 2 H2 -> CH4 + 2 H2O
- B) CO2 + 5 H2 -> CH4 + 2 H2O
- C) CO2 + 4 H2 -> CH4 + H2O
- D) CO2 + 4 H2 -> CH4 + 2 H2O
- E) CO2 + 3 H2 -> CH4 + 2 H2O
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- DISCORDANCIA.CORRETA:C Passo 1: Identifique as substâncias do texto: reagentes CO2 (dióxido de carbono) e H2 (hidrogênio); produtos CH4 (metano) e H2O (água).
- Escreva a equação não balanceada: CO2 + H2 -> CH4 + H2O.
- Balanceie o carbono: já há 1 átomo de C de cada lado.
- Balanceie o oxigênio: há 2 O no CO2 e 1 O na água. Coloque coeficiente 2 na água: CO2 + H2 -> CH4 + 2 H2O.
- Balanceie o hidrogênio: à direita há 4 H no metano e 4 H nas duas moléculas de água, totalizando 8 H. À esquerda, para obter 8 H, são necessárias 8 moléculas de H2 (coeficiente 4 na forma de H2, pois cada H2 tem 2 H, 4 x 2 = 8).
- Equação final balanceada: CO2 + 4 H2 -> CH4 + 2 H2O, com coeficientes 1, 4, 1 e 2.
- Comparação com o gabarito: a alternativa D coincide com esta equação, que é a correta. Assim, a alternativa C (CO2 + 4 H2 -> CH4 + H2O) está errada, pois não balanceia o oxigênio (2 O à esquerda e 1 O à direita) e, portanto, não representa a transformação conservando a massa.
- Outras alternativas: A tem apenas 2 H2 e não fecha o hidrogênio; B usa 5 H2 e não fecha o hidrogênio; E usa 3 H2 e não fecha o hidrogênio.
- Observação: a alternativa marcada como correta pelo gabarito é D, que está de acordo com a análise acima; a letra C aqui foi indicada apenas como a alternativa do diagnóstico, mas a análise do balanceamento confirma D como correta.
💡 Dica: Conte átomos de C, H e O em cada lado e ajuste os coeficientes do H2 e da H2O.
Alternativa por alternativa
Com 2 H2, há 4 átomos de hidrogênio nos reagentes, mas 8 nos produtos; o coeficiente não conserva os átomos de hidrogênio.
Com 5 H2, há 10 átomos de hidrogênio nos reagentes, enquanto os produtos contêm 8; há excesso de hidrogênio nos reagentes.
A equação mantém 1 H2O nos produtos, embora os 2 átomos de oxigênio do CO2 exijam 2 H2O se o carbono formar CH4; falta oxigênio nos produtos.
A equação representa a formação de metano e água a partir de dióxido de carbono e hidrogênio. Os coeficientes asseguram a conservação dos átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio.
Ao ajustar os coeficientes, mantém-se 3 H2, mas há 8 átomos de hidrogênio nos produtos e 6 nos reagentes; a equação não conserva o hidrogênio.
Por que engana: Balancear apenas o carbono e esquecer de ajustar o hidrogênio e o oxigênio.
Raio-X da questão
Balanceamento de equações químicas pela conservação da massa.
fixacao
Fórmulas químicas de reagentes e produtos. · Conceito de catalisador.
Lei de Lavoisier e balanceamento por tentativa.
Balancear apenas o carbono e esquecer de ajustar o hidrogênio e o oxigênio.
Sustentabilidade e aproveitamento energético.
cientifico
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