Questão 120 do ENEM 2025 — Química
Apaixonada por culinária e química, uma chefe de cozinha calculou que, para promover o crescimento adequado da massa durante o cozimento de um bolo a 180 °C (453 K) e 1,00 atm, ela precisaria utilizar uma quantidade de fermento químico suficiente para produzir um volume de gás igual a 4,00 L. Com esse objetivo, ela escolheu utilizar o bicarbonato de amônio, um composto que, sob aquecimento, degrada-se em três gases distintos, que são os responsáveis pelo crescimento da massa. A decomposição do bicarbonato de amônio ocorre conforme a equação química apresentada e, nas condições do cozimento, seu rendimento é de 80%.
NH4HCO3 (s) → NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (g)
Considere que a mistura dos gases se comporta como gás ideal nas condições de cozimento utilizadas pela chefe. Dados: Massa molar do NH4HCO3 = 79 g ⋅ mol−1 e R = 0,082 atm ⋅ L ⋅ mol−1 ⋅ K−1.
A massa, em grama, de bicarbonato de amônio que ela deve utilizar é mais próxima de
Resolução comentada
A questão combina equação dos gases ideais, estequiometria e rendimento. A chef precisa de 4,00 L de gás a 1,00 atm e 453 K. A decomposição NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O forma três gases por mol de sal, e o rendimento é de 80%. A massa molar do sal é 79 g/mol e R = 0,082 atm·L·mol-1·K-1.
Comece pela quantidade total de gás: n = PV / RT = (1,00 × 4,00) / (0,082 × 453) ≈ 0,1077 mol de mistura gasosa. Como cada mol de sal gera 3 mol de gases, o número de mols de sal que de fato reagem é 0,1077 / 3 ≈ 0,0359 mol. Esse valor corresponde a apenas 80% do que foi colocado; então n(sal) = 0,0359 / 0,80 ≈ 0,0449 mol. Multiplicando pela massa molar: m = 0,0449 × 79 ≈ 3,5 g.
Observe os erros que levam aos outros valores. Multiplicar por 0,80 em vez de dividir dá 0,0359 × 0,80 × 79 ≈ 2,3 g, massa menor que a necessária. Ignorar que são três gases e tratar cada mol de sal como um mol de gás dá 0,1077 × 0,80 × 79 ≈ 6,8 g (ou valores ainda maiores, se também dividir pelo rendimento). Usar 273 K em vez de 453 K leva a cerca de 5,9 g, e usar 180 no lugar da temperatura em kelvin leva a cerca de 8,9 g. Lembre-se: rendimento menor que 100% exige mais reagente, e a temperatura deve estar em kelvin (453 K).