Questão 101 — ENEM 2024 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → estequiometria (relação de massas e proporções) aplicada a um problema ambiental de balanço de carbono
• ⚡ Nível: Médio — exige duas conversões encadeadas (massa de CO₂ → massa de carbono; e massa de carbono → área de plantio) e o aluno só erra se pular uma delas
• 🎯 Tema/Habilidade: Estequiometria e proporcionalidade aplicadas à sustentabilidade (compensação de emissões de CO₂ por sequestro de carbono vegetal)
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é a menor área de plantio de angico-branco capaz de fixar, em carbono, tudo o que o carro emite de CO₂ em um ano?"
• Palavras-chave decisivas: menor área, compensar as emissões, massa arbórea
• Armadilha típica: tratar a massa de CO₂ emitida (3000 kg) como se já fosse massa de carbono, ou tratar a massa arbórea total (3520 kg) como se fosse toda carbono, ignorando as duas conversões que a questão exige simultaneamente.
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de converter a massa de um composto (CO₂) na massa do elemento que o compõe (C) pela razão das massas molares, e depois transformar essa massa de carbono em área de plantio usando o rendimento de fixação por m² da espécie escolhida.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Estequiometria de composição: em qualquer composto, a fração mássica de um elemento é a razão entre a massa molar do elemento e a massa molar do composto. No CO₂, o carbono responde por 12/44 da massa total, pois cada mol de CO₂ (44 g) contém 1 mol de C (12 g) e 2 mol de O (32 g).
• Balanço de carbono (pegada de carbono): compensar uma emissão de CO₂ significa fixar, em biomassa vegetal, uma massa de carbono equivalente à massa de carbono lançada na atmosfera — não a massa total do gás.
• Rendimento de fixação por área: os dados do angico-branco fornecem uma taxa de conversão (kg de carbono fixado por m² plantado), que funciona como uma "densidade" usada numa regra de três direta.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "emite anualmente 3000 kg de CO2 (massa molar 44 g mol−1)" → fornece o dado de entrada (massa do gás) e o parâmetro necessário para descobrir quanto disso é carbono puro.
• Evidência 2: "cada 1000 m² de plantação dessa árvore correspondem a uma massa arbórea de 3520 kg" e "sua massa arbórea contém 50% de carbono" → definem a capacidade de fixação de carbono da espécie, mas em duas etapas: primeiro a massa arbórea total por área, depois a fração que é efetivamente carbono.
• Síntese: o problema é uma cadeia de duas proporções — (i) descobrir quantos kg de carbono há nos 3000 kg de CO₂ emitidos; (ii) descobrir quantos m² de angico-branco fixam essa mesma massa de carbono, sabendo que só metade da massa arbórea é carbono. Quem pular qualquer uma das duas etapas cai em uma das alternativas erradas.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Converter a massa de CO₂ emitida em massa de carbono

A fração de carbono no CO₂ é dada pela razão entre as massas molares: 12 g/mol (C) e 44 g/mol (CO₂).

Massa de C emitida = 3000 × (12 ÷ 44) = 36000 ÷ 44 ≈ 818,2 kg de carbono/ano

Esse é o valor real que o cidadão precisa "neutralizar" plantando árvores — não os 3000 kg de gás, mas os 818,2 kg do elemento carbono contidos nele.

Subpasso 4.2 — Calcular a taxa de fixação de carbono do angico-branco por área

Cada 1000 m² de plantação produz 3520 kg de massa arbórea, da qual 50% é carbono:

Massa de C fixada por 1000 m² = 3520 × 0,5 = 1760 kg de C / 1000 m²

Ou, em taxa unitária: 1760 ÷ 1000 = 1,76 kg de C por m².

Subpasso 4.3 — Verificação (regra de três final)

Agora relaciona-se a massa de carbono a compensar com a taxa de fixação por área:

1760 kg C ––––– 1000 m²

818,2 kg C ––––– x

x = (818,2 × 1000) ÷ 1760 ≈ 464,9 m² ≈ 465 m²

Conferindo pela alternativa: 465 m² está exatamente entre as opções dadas e "mais próxima de" bate com a letra B. As duas conversões (12/44 e 50%) foram aplicadas uma vez cada — nem a mais, nem a menos — confirmando que o resultado é consistente com os dados fornecidos.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) 230 m².

❌ Incorreta: reproduz corretamente a conversão de CO₂ em carbono (818,2 kg), mas descarta a informação de que só 50% da massa arbórea é carbono — usa os 3520 kg totais como se fossem todos carbono fixado (818,2 × 1000 ÷ 3520 ≈ 232 ≈ 230). Isso faz a área necessária cair pela metade, gerando uma superestimação da eficiência da árvore.

B) 465 m².

✅ Correta: aplica as duas conversões corretamente — transforma a massa de CO₂ em massa de carbono pela razão molar 12/44 (818,2 kg de C) e depois usa a taxa real de fixação da espécie, já com os 50% de carbono computados (1,76 kg de C por m²), chegando a 464,9 m² ≈ 465 m².

C) 850 m².

❌ Incorreta: ignora completamente a composição química do CO₂ — trata os 3000 kg de gás emitido como se já fossem massa a compensar diretamente pela massa arbórea total (sem aplicar nem a razão 12/44, nem os 50% de carbono): 3000 × 1000 ÷ 3520 ≈ 852 ≈ 850. Dois erros conceituais se somam nessa mesma direção (superestimação da área).

D) 1700 m².

❌ Incorreta: aplica corretamente a fração de 50% de carbono da árvore (usa 1,76 kg de C/m² como taxa), mas esquece de converter a massa de CO₂ emitida em massa de carbono, usando os 3000 kg do gás diretamente: 3000 × 1000 ÷ 1760 ≈ 1705 ≈ 1700. Superestima em quase 3,7 vezes a área real por não descontar o oxigênio da molécula de CO₂.

E) 2000 m².

❌ Incorreta: magnitude ainda maior, resultante de acumular a mesma omissão da conversão estequiométrica CO₂ → C com alguma distorção adicional na proporção de fixação (arredondar a taxa da árvore para baixo, ou inverter alguma etapa da regra de três). Funciona como distrator de "ordem de grandeza" para quem monta a proporção sem checar se o resultado é fisicamente razoável.

🏆 Gabarito: B — 465 m² é o único valor consistente com as duas conversões exigidas pelo problema: massa de CO₂ → massa de carbono (razão 12/44) e massa arbórea → massa de carbono fixada (fração de 50%), aplicadas uma única vez cada.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a letra B usa corretamente as duas proporções da questão (a estequiométrica do CO₂ e a de composição da árvore) sem repetir nem omitir nenhuma delas; todas as demais alternativas correspondem a esquecer uma das duas conversões.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora combinar estequiometria "pura" (razão de massas molares) com contextos de sustentabilidade — pegada de carbono, reflorestamento, créditos de carbono, biocombustíveis. A química vem sempre embutida numa situação-problema ambiental, exigindo que o candidato extraia os dados numéricos do texto corrido.
• Generalização: sempre que o problema envolver "massa de um composto" e "massa de um elemento dentro dele", monte a fração pela razão das massas molares (elemento/composto) antes de qualquer outra conta; e sempre que houver uma "taxa por área ou por unidade" com uma porcentagem embutida (como o "50% de carbono"), aplique a porcentagem antes de montar a regra de três final.
• Dica de eliminação rápida: calcule mentalmente a ordem de grandeza da resposta: a massa de carbono a compensar é bem menor que os 3000 kg de CO₂ (fração 12/44 ≈ 27%), então a área não pode ser tão grande quanto sugerem C, D e E; ao mesmo tempo, a árvore só fixa metade da sua massa em carbono, então a área não pode ser tão pequena quanto A. Isso já isola a resposta certa entre os extremos.
• Conexões: cálculo de pegada de carbono; créditos de carbono e mercado de carbono; estequiometria de combustão; proporcionalidade e regra de três aplicadas a problemas ambientais.