Questão de Físico-Química (Estequiometria, Soluções, Termoquímica e Cinética) — ENEM
Em uma pesquisa sobre fontes de energia e impacto ambiental, cientistas comparam a entalpia de combustão de diferentes combustíveis fósseis. Para o gás natural, cujo principal componente é o metano (CH₄), a equação termoquímica balanceada é CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O, com variação de entalpia ΔH igual a −890 kJ por mol de metano queimado. Em um experimento controlado realizado para coletar dados comparativos, a equipe queima 2 mol de metano em excesso de oxigênio, garantindo combustão completa. A energia liberada é registrada para estimar o impacto térmico da queima em escala industrial. Considerando que a energia liberada é diretamente proporcional à quantidade de metano consumida e que a equação foi aplicada conforme descrito, qual é a variação de entalpia total do processo quando 2 mol de metano são queimados?
A−445 kJ
B−890 kJ
D+1780 kJ
E+890 kJ
Gabarito comentado
A entalpia de reação é uma grandeza extensiva: dobrar a quantidade de reagente dobra a energia trocada. O sinal negativo indica processo exotérmico, em que o sistema libera energia para o ambiente. Compreender essa proporcionalidade é essencial para dimensionar balanços energéticos em processos industriais e ambientais.
Resolução passo a passo
O ΔH da equação vale −890 kJ para 1 mol de metano. Como a entalpia de reação é extensiva, a energia total é proporcional à quantidade de matéria que reage. Com 2 mol de metano, multiplica-se o ΔH por 2: ΔH_total = 2 × (−890) = −1780 kJ. O valor −445 kJ dividiria o ΔH por 2 em vez de multiplicar, como se apenas meio mol tivesse reagido; −890 kJ ignora que a quantidade de reagente dobrou; +1780 kJ confunde o sinal, sugerindo reação endotérmica quando a combustão libera calor; +890 kJ erra tanto o sinal quanto o fator multiplicativo. Apenas −1780 kJ aplica corretamente a proporcionalidade da entalpia com a quantidade de matéria consumida.