ENEM 2024 avalia substituição energética com metano e etanol

(ENEM/2024) 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

a) 300 g
b) 400 g
c) 510 g
d) 590 g
e) 720 g

Resolução da questão

Primeiro, calculamos a massa de etanol que será substituída:

Volume de etanol a ser substituído = 0,59 L.

Densidade do etanol = 0,78 g/mL.

Convertendo o volume para mililitros e calculando a massa:

0,59 L × 1000 mL/L = 590 mL

Massa de etanol = 590 mL × 0,78 g/mL = 460,2 g

Em seguida, calculamos a quantidade de etanol em mols:

Massa molar do etanol = 46 g/mol.

Quantidade de etanol (mol) = 460,2 g / 46 g/mol ≈ 10 mol

Agora, precisamos calcular a quantidade de metano necessária para substituir esses 10 mol de etanol:

O biogás contém 70% de metano em volume. Então, em 1 m³ (1000 L) de biogás, temos:

Quantidade de metano = 1000 L × 0,70 = 700 L de metano

Convertendo o volume de metano para mols, usando o volume molar (22 L/mol):

Mols de metano = 700 L / 22 L/mol ≈ 31,82 mol

Por fim, calculamos a massa de metano necessária:

Massa molar do metano = 16 g/mol.

Massa de metano = 31,82 mol × 16 g/mol ≈ 509 g

Portanto, a resposta mais próxima é 510 g.

Resposta: C