Mapa de questões · 1º dia
Questão 50 — ENEM 2015 PPLCaderno azul · 1º Dia
O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 nêutrons. O isótopo de urânio 235 U é utilizado como combustível em usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão de seu núcleo e libera uma grande quantidade de energia (2,35 × 10¹⁰ kJ / mol). O isótopo 235 U ocorre naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7 %. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando aumentar a concentração do isótopo 235 U para, aproximadamente, 3 % nas pastilhas. Em décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO2 (gás com massa molar igual a 44 g / mol ). A queima do carvão é representada pela equação química:
C(s)+O2(g) → CO2(g) Δ H=-400 kJ / mol
Qual é a massa de CO2, em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100 g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia?
Alternativas
Resolução
📋 Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Química → Energia e estequiometria
- ⚡ Nível: Difícil — converta energia em mols de carbono.
- 🎯 Tema/Habilidade: A massa de CO₂ que deixa de ser emitida.
- 🏆 Gabarito: D — revelado após a resolução completa
🔎 Passo 1 — O que a questão pede
- Comando: que massa de CO₂ deixa de ser emitida com a substituição do carvão.
- Estrutura da questão: 100 g de pastilhas contêm 3% de urânio-235, com liberação de 2,35 × 10¹⁰ kJ por mol.
- Armadilha antecipada: usar os 100 g inteiros como urânio-235. Apenas 3% da pastilha é o isótopo enriquecido.
📚 Passo 2 — O conceito em jogo
Somente o urânio-235 sofre fissão e libera a energia indicada.
A queima de carvão libera energia e produz CO₂ na proporção de um mol de gás por mol de carbono.
Igualar as energias permite converter a energia nuclear em massa de CO₂ evitada.
🧮 Passo 4 — O caminho até a resposta
Calcule o urânio-235: 3% de 100 g = 3 g, ou 3 ÷ 235 ≈ 0,0128 mol, liberando cerca de 3,0 × 10⁸ kJ.
Converta em mols de carbono: 3,0 × 10⁸ ÷ 400 = 7,5 × 10⁵ mol, que gerariam igual número de mols de CO₂.
Multiplique pela massa molar: 7,5 × 10⁵ × 44 g ≈ 33 toneladas — alternativa D.
🔍 Passo 5 — Análise das Alternativas
- A) ✗ Incorreta. 2,10 toneladas está muito abaixo do valor calculado.
- B) ✗ Incorreta. 7,70 toneladas não corresponde à energia equivalente.
- C) ✗ Incorreta. 9,00 toneladas não decorre da cadeia de conversões.
- D) ✓ Correta. A energia de 3 g de urânio-235 equivale à queima de carvão que emitiria cerca de 33 toneladas de CO₂.
- E) ✗ Incorreta. 300 toneladas excede em dez vezes o valor obtido.
🏁 Passo 6 — O que levar dessa questão
Só três por cento da pastilha entra na conta. O resto não sofre fissão.
Comunidade Memorize · Grátis
Não perca nenhuma live, aula ou material.
Entre na comunidade do WhatsApp e receba os avisos de tudo que a equipe Memorize lança de graça — direto no seu celular.