Questão 117 do ENEM 2024 — Química
O biogás é uma alternativa energética muito importante, pois, além de reduzir a dependência por combustíveis fósseis, sua obtenção pode ser realizada a partir de resíduos da produção agroindustrial. Considere que o biogás produzido em um empreendimento de suinocultura contém 70 por cento em volume de metano (massa molar 16 gramas por mol; volume molar 22 litros por mol). Ele será utilizado para geração de energia em substituição ao etanol (massa molar 46 gramas por mol) em um gerador no qual 1 metro cúbico de biogás de origem suína substitui 0,59 litro de etanol anidro (densidade 0,78 grama por mililitro).
Nessas condições, a massa de metano necessária para substituir 10 mol de etanol na produção de energia é mais próxima de
Resolução comentada
A questão cobra estequiometria e conversão entre volume de gás e quantidade de matéria. O que se quer é a massa de metano que substitui 10 mol de etanol. O enunciado diz que 1 m3 de biogás substitui 0,59 L de etanol, e que o biogás tem 70% de metano em volume, com volume molar de 22 L/mol.
Primeiro, descubra quantos mols há em 0,59 L de etanol: massa = 0,59 L × 1000 mL/L × 0,78 g/mL = 460,2 g, e n = 460,2 / 46 ≈ 10 mol. Essa quantidade de etanol é, portanto, exatamente a que 1 m3 de biogás substitui. Assim, 10 mol de etanol equivalem a 1 m3 de biogás.
Agora, o metano nesse metro cúbico: 70% de 1 m3 = 0,7 m3 = 700 L. Em mol: 700 / 22 ≈ 31,8 mol. Em massa: 31,8 mol × 16 g/mol ≈ 509 g, ou seja, cerca de 510 g. A alternativa correta é a que indica 510 gramas.
Os erros prováveis: esquecer o 70% e usar 1000 L de metano, o que dá cerca de 727 g, valor da alternativa de 720 g. Outro é errar a conversão m3 para L (usar 100 L em vez de 1000 L) ou esquecer a densidade do etanol, o que leva a valores muito distantes. Qualquer valor que ignore a equivalência de 10 mol de etanol com 1 m3 de biogás, como o de 590 g, que só reaproveita o número 0,59 do enunciado, não tem base no cálculo.