Questão 102 — ENEM 2022 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Termoquímica (entalpia de combustão) e Estequiometria
• ⚡ Nível: Difícil — exige combinar um dado termoquímico (kJ/mol) com um dado estequiométrico (mol de CO₂ por mol de combustível) em um único critério de eficiência energético-ambiental
• 🎯 Tema/Habilidade: Entalpia de combustão relacionada à emissão de CO₂; competência de interpretar dados tabulares e construir razões comparativas
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual combustível entrega mais energia para cada mol de CO₂ que solta na atmosfera?"
• Palavras-chave decisivas: maior quantidade de energia, menor produção de CO2, redução do impacto ambiental
• Armadilha típica: escolher o octano por ter o |ΔH| numericamente maior (−5 471 kJ/mol) e ignorar que ele também tem mais carbonos por mol (logo, mais CO₂); ou escolher o carbono por parecer "o de menor CO₂", ignorando que sua energia liberada é a menor de todas.
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de unir dois dados — energia liberada e número de mols de CO₂ formado — numa única razão comparável, em vez de julgar isoladamente "quem libera mais energia" ou "quem produz menos CO₂".

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Entalpia de combustão (ΔH): energia liberada quando 1 mol de uma substância sofre combustão completa em condições padrão; como o processo é exotérmico, os valores da tabela são negativos — quanto mais negativo, mais energia é liberada.
• Combustão completa: todo carbono do combustível vira CO₂ e todo hidrogênio vira H₂O, conforme o texto de apoio informa. É essa reação idealizada que a tabela representa.
• Estequiometria da combustão: o número de mols de CO₂ formados por mol de combustível queimado é igual ao número de átomos de carbono da fórmula molecular.
• Razão energia/CO₂ (kJ por mol de CO₂ emitido): métrica que sintetiza os dois critérios do enunciado numa única grandeza — quanto maior, mais "eficiente ambientalmente" é o combustível, pois gera mais energia útil para cada unidade de poluente lançado.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "numa queima completa, o hidrogênio se transforma em H2O; e o carbono, em CO2" → cada átomo de carbono da fórmula gera exatamente 1 mol de CO₂; logo, o número de carbonos do combustível é diretamente o número de mols de CO₂ liberados por mol queimado.
• Evidência 2: "qual dos combustíveis listados libera maior quantidade de energia com menor produção de CO2" → a pergunta não isola "maior ΔH" nem "menor CO₂"; ela pede a melhor relação entre os dois, ou seja, o módulo do ΔH dividido pelo número de mols de CO₂.
• Síntese: a tabela fornece ΔH de combustão (kJ/mol de combustível) e a fórmula molecular de cada substância; dividindo o módulo de cada ΔH pelo número de átomos de carbono da respectiva fórmula, obtêm-se os kJ liberados por mol de CO₂ — o combustível com o maior valor nessa razão é a resposta buscada.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Organizar os dados da tabela e identificar o mol de CO₂ por combustível

Extraindo os dados da figura do enunciado:

| Combustível | Fórmula | ΔH combustão (kJ/mol) | mol de CO₂ por mol de combustível (= nº de C) |

|---|---|---|---|

| Carbono | C | −394 | 1 |

| Etino | C₂H₂ | −1 300 | 2 |

| Propano | C₃H₈ | −2 220 | 3 |

| Butano | C₄H₁₀ | −2 878 | 4 |

| Octano | C₈H₁₈ | −5 471 | 8 |

O número de mols de CO₂ vem diretamente do balanceamento da combustão completa de cada substância — por exemplo, C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O, ou seja, 1 mol de propano gera 3 mol de CO₂.

Subpasso 4.2 — Calcular a razão energia liberada ÷ mol de CO₂ produzido

Dividindo o módulo de cada entalpia pelo respectivo número de mols de CO₂:

• Carbono: 394 ÷ 1 = 394 kJ/mol de CO₂
• Etino: 1 300 ÷ 2 = 650 kJ/mol de CO₂
• Propano: 2 220 ÷ 3 = 740 kJ/mol de CO₂
• Butano: 2 878 ÷ 4 = 719,5 kJ/mol de CO₂
• Octano: 5 471 ÷ 8 ≈ 683,9 kJ/mol de CO₂

Subpasso 4.3 — Verificação

Ordenando os valores: 394 < 650 < 683,9 < 719,5 < 740. O maior é o do propano (740 kJ por mol de CO₂): para cada mol de CO₂ lançado na atmosfera, ele entrega mais energia útil do que qualquer um dos outros quatro. O octano tem o maior ΔH em módulo, mas também produz muito CO₂ (8 mol por mol de combustível), o que o derruba para a terceira posição no ranking de eficiência; o carbono tem o menor número de carbonos (1), mas libera tão pouca energia que fica em último lugar. Nem o extremo de "mais energia" nem o de "menos CO₂", isolados, vencem — vence quem tem a melhor razão entre os dois.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Carbono.

❌ Incorreta: libera apenas 394 kJ por mol de CO₂ produzido — a pior razão entre todas as opções, mesmo sendo o combustível que gera o menor volume absoluto de CO₂ por mol (só 1 mol). Confundir "menor produção absoluta de CO₂" com "melhor relação energia/CO₂" é o raciocínio incompleto que leva a essa alternativa.

B) Etino.

❌ Incorreta: 650 kJ por mol de CO₂, valor intermediário-baixo. Mesmo com entalpia de combustão relativamente alta para uma molécula pequena, a proporção de CO₂ gerada deixa sua razão abaixo da do propano.

C) Propano.

✅ Correta: 740 kJ por mol de CO₂ — a maior razão entre todos os combustíveis listados. É o único que otimiza simultaneamente as duas exigências do enunciado (energia alta e CO₂ relativamente baixo), sendo por isso o de menor impacto ambiental por unidade de energia gerada.

D) Butano.

❌ Incorreta: 719,5 kJ por mol de CO₂, muito próximo do propano, mas ainda inferior a ele. É o "quase certo" da questão: erra por margem pequena (20,5 kJ/mol de CO₂), sendo a armadilha mais sofisticada para quem calcula certo mas compara os valores com descuido.

E) Octano.

❌ Incorreta: apesar de ter, em módulo, a maior entalpia de combustão da tabela (−5 471 kJ/mol), produz 8 mol de CO₂ por mol queimado — o maior volume de poluente entre as opções —, o que derruba sua razão para apenas 683,9 kJ por mol de CO₂. É a armadilha clássica de quem lê "libera maior quantidade de energia", para o raciocínio aí e marca a resposta sem considerar a segunda parte do comando.

🏆 Gabarito: C — o propano (C₃H₈) é o combustível que apresenta a maior razão entre energia liberada e CO₂ produzido (740 kJ por mol de CO₂), unindo alta eficiência energética a menor impacto ambiental relativo, exatamente o critério pedido no comando.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: entre as cinco opções, apenas o propano maximiza simultaneamente "energia liberada" e "baixa produção de CO₂" quando as duas variáveis são combinadas numa única razão (kJ por mol de CO₂); nenhuma outra alternativa chega aos 740 kJ/mol de CO₂.
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de cruzar termoquímica com consciência ambiental, obrigando o candidato a transformar uma tabela de ΔH em um indicador de "eficiência ambiental" (energia por unidade de poluente emitido) — não basta decorar entalpias, é preciso saber operacionalizá-las.
• Generalização: sempre que uma questão pedir "mais de uma grandeza desejável com menos de uma grandeza indesejável", desconfie de julgamentos isolados — construa uma razão (grandeza desejada ÷ grandeza indesejada) e compare os candidatos por esse número único, nunca pelos extremos separados.
• Dica de eliminação rápida: descarte de cara os dois extremos "óbvios": o de maior |ΔH| absoluto (octano) e o de menor produção de CO₂ absoluta (carbono) — em questões desse tipo, eles quase nunca são a resposta certa, pois representam apenas metade do critério pedido.
• Conexões: Lei de Hess e cálculo de ΔH de reação; combustíveis fósseis vs. biocombustíveis (GLP, etanol) e pegada de carbono; balanceamento de equações de combustão.