Gabarito disponível
O gasoduto Coari-Manaus fornece gás natural para a geração de energia termoelétrica no estado do Amazonas. O principal componente desse gás é o metano (CH₄). Para fins de cálculo de eficiência térmica, um engenheiro químico precisa determinar o calor liberado na combustão completa de 32 kg de CH₄ em um reator que opera a 25 °C e 1 atm. A reação química é CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l). De acordo com a literatura, o calor-padrão de combustão (ΔHcombustão) do metano a 25 °C é –890,36 kJ/mol.
Nessa situação hipotética, de acordo as leis da estequiometria e os balanços de energia para sistemas abertos em estado estacionário e consideradas as massas molares: C = 12 g/mol e H = 1 g/mol, a quantidade total de energia liberada na forma de calor durante a combustão completa da massa de metano informada é de
Nessa situação hipotética, de acordo as leis da estequiometria e os balanços de energia para sistemas abertos em estado estacionário e consideradas as massas molares: C = 12 g/mol e H = 1 g/mol, a quantidade total de energia liberada na forma de calor durante a combustão completa da massa de metano informada é de
Resolução comentada
32 kg de CH4 equivalem a 2.000 mol, e 2.000 × 890,36 = 1.780.720 kJ.
A massa molar do CH4 é 12 + 4 = 16 g/mol. Assim, 32 kg correspondem a 32.000/16 = 2.000 mol. Multiplicando pelo calor de combustão, 2.000 × 890,36 kJ/mol = 1.780.720 kJ liberados (alternativa D).
Análise das alternativas
A) Errada, resultado de erro de cálculo (a razão com a massa em outra unidade). B) Errada, não decorre da estequiometria. C) Errada, corresponde a apenas 1 mol. E) Errada, corresponde a 3.000 mol (48 kg).
Referência: Estequiometria e balanço de energia (calor de combustão).
Resolução comentada do VaiConcursos.