Questão 133 do Enem 2024: quanto metano substitui 10 mol de etanol

Enem 2024 · 2º dia · caderno azul · Química · Química geral

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C 510 g.

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% em volume de metano (massa molar 16 g/mol; volume molar 22 L/mol). Ele será utilizado para geração de energia em substituição ao etanol (massa molar 46 g/mol) em um gerador no qual 1 m³ de biogás de origem suína substitui 0,59 L de etanol anidro (densidade 0,78 g/mL).

Nessas condições, a massa de metano necessária para substituir 10 mol de etanol na produção de energia é mais próxima de

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Resolução comentada

O que a questão pede

A massa de metano que produz a mesma energia que 10 mol de etanol. O texto dá a equivalência: 1 m³ de biogás substitui 0,59 L de etanol. A estratégia é descobrir quanto metano há em 1 m³ de biogás e quantos mols de etanol há em 0,59 L.

1. Metano em 1 m³ de biogás

1 m³ = 1 000 L, e 70% disso é metano:

V_{\text{CH}_4} = 0{,}70 \times 1\,000 = 700 \text{ L}

n_{\text{CH}_4} = \frac{700}{22} \approx 31{,}8 \text{ mol} \quad\Rightarrow\quad m = 31{,}8 \times 16 \approx 509 \text{ g}

2. Etanol em 0,59 L

m_{\text{etanol}} = 590 \text{ mL} \times 0{,}78 \text{ g/mL} \approx 460 \text{ g}

n_{\text{etanol}} = \frac{460}{46} = 10 \text{ mol}

3. Comparando

1 m³ de biogás (com 509 g de metano) substitui 0,59 L de etanol, que são exatamente 10 mol. Então a massa de metano para substituir 10 mol de etanol é cerca de 510 g.

A questão foi montada para os números fecharem: 0,59 L de etanol dão exatamente 10 mol. Quando um cálculo do Enem dá um número “redondo” no meio do caminho, é sinal de que você está no caminho certo.

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

A
300 g sai de multiplicar a massa de metano de 1 m³ (509 g) por 0,59, como se 0,59 L de etanol fossem 0,59 mol. Faltou transformar o volume de etanol em mols. (17,8% marcaram)
B
400 g aparece quando se esquece a densidade e se trata 590 mL de etanol como 590 g: aí dariam 12,8 mol, e 509 g × 10 ÷ 12,8 ≈ 400 g. (19,6% marcaram)
D
590 g confunde o volume de etanol (0,59 L = 590 mL) com a massa de metano. São grandezas diferentes. (22,7% marcaram)
E
720 g é aproximadamente a massa de metano se o biogás fosse 100% metano (1 000 L ÷ 22 × 16 ≈ 727 g). Faltou aplicar os 70%. (10,5% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 3.002.203 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 722 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 6ª mais difícil de 44 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram28,7%dos candidatos marcaram a C

Habilidade 25 · Competência 7Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção.

Como os candidatos responderam

A17,8%
B19,6%
C28,7% ✓ gabarito
D22,7%
E10,5%

Em branco: 0,4% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50024,7%
500 a 60031,8%
600 a 70038,3%
700 ou mais62,2%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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