Questão 104 do ENEM 2024 — Química

QuímicaQuímica ambiental

Impacto dos catalisadores automotivos no controle da qualidade do ar

Um dos agentes que mais contribui para a poluição do ar é o automóvel a combustão interna. Em áreas urbanas, isso é demonstrado dramaticamente pela fumaça fotoquímica, resultante da interação entre óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e luz solar, para formar produtos de oxidação, que causam irritação aos olhos, ao aparelho respiratório e danos às plantas. As condições de operação de motores a combustão, como a razão da mistura ar/combustível no cilindro, influenciam na composição dos gases lançados pelo escapamento na atmosfera. O gráfico ilustra a variação nas composições dos principais gases, dióxido de carbono (CO2), hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO), monóxido de nitrogênio (NO) e oxigênio molecular (O2), emitidos por um motor a gasolina, em diferentes razões ar/combustível, em massa.

Descrição do gráfico: Gráfico com um eixo horizontal e dois verticais. O eixo horizontal apresenta a razão ar/combustível (em massa/massa), variando de 10 a 20. A razão estequiométrica ar/combustível está próxima a 15. O deslocamento dos valores da razão estequiométrica para a esquerda evidencia uma deficiência da relação ar/combustível e, para a direita, um excesso da relação ar/combustível. No eixo vertical esquerdo, têm-se os valores de O2, CO e CO2, em percentual de volume. No eixo vertical direito, têm-se os valores de NO, em 10 elevado a 3 partes por milhão em volume, e de HC como C6, em 10 elevado a 2 partes por milhão em volume. A curva de O2 inicia em zero por cento na razão 10 e aumenta até 5 por cento na razão 20. A curva de CO inicia em 12 por cento na razão 10 e diminui a zero por cento a partir da razão 17. A curva de CO2 inicia em 7 por cento na razão 10, aumenta até a razão 15 e depois diminui até 11 por cento na razão 20. A curva de NO inicia na concentração zero na razão 10, aumenta até 3,5 na razão 16 e depois diminui até 0,5 na razão 20. A curva de HC inicia na concentração 7 na razão 10 e diminui até 2 na razão 20.

Na condição de razão ar/combustível igual a 18, haverá uma emissão

A
baixa de O2 e alta de NO.
B
baixa de NO e alta de HC.
✓
baixa de CO e alta de CO2.
D
baixa de HC e alta de CO.
E
baixa de CO2 e alta de HC.
Gabarito oficial: alternativa C

Resolução comentada

A questão cobra a leitura de um gráfico com duas escalas verticais. A da esquerda, em % de volume, serve a O2, CO e CO2. A da direita, em ppm, serve a NO e HC. O eixo horizontal traz a razão ar/combustível, e a linha tracejada em cerca de 14,7 marca a razão estequiométrica. À direita dela há excesso de ar (mistura pobre). Interessa o ponto em que a razão vale 18.

Em 18, já em excesso de ar, o gráfico mostra: a curva do CO está praticamente rente a zero, ou seja, a emissão de CO é baixa, pois há oxigênio suficiente para a combustão completa; a do CO2 permanece em torno de 12% volume, perto de seu máximo (14%) e muito acima do valor das misturas ricas (7 a 8%), portanto é alta. Assim, a emissão é baixa em CO e alta em CO2, como diz a alternativa correta. O HC também está baixo, em seu patamar mínimo, e o NO já caiu depois de seu pico.

Os distratores vêm de ler o gráfico no lugar errado. Quem escolhe a combinação baixo O2/alto NO está olhando a região de mistura rica, de 12 a 14, onde falta oxigênio; o mesmo vale para CO alto e HC baixo, que corresponde a razões bem menores. A combinação com NO baixo e HC alto também não confere: em 18 o HC é baixo, não alto. A de CO2 baixo e HC alto desconsidera que o CO2 só cai a 11% em razões próximas de 19,5.

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