Em uma unidade de tratamento de resíduos orgânicos, o biogás produzido contém metano (CH4). Para estimar o…

Questão

Em uma unidade de tratamento de resíduos orgânicos, o biogás produzido contém metano (CH4). Para estimar o consumo de ar em um queimador, a equipe considera a combustão completa do metano, representada pela equação não balanceada: CH4 + O2 ? CO2 + H2O. Nesse modelo, o nitrogênio presente no ar não participa da reação. Pela conservação dos átomos, os coeficientes da equação devem indicar as menores quantidades inteiras possíveis de cada substância. Com base no texto, qual é a proporção, em quantidade de matéria, entre metano e oxigênio na combustão completa representada?

1. A) 1 mol de CH₄ para 3 mols de O₂.
2. B) 1 mol de CH₄ para 2 mol de O₂.
3. C) 2 mols de CH₄ para 3 mols de O₂.
4. D) 2 mols de CH₄ para 1 mol de O₂.
5. E) 1 mol de CH₄ para 1 mol de O₂.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Identifique os átomos de cada reagente e produto na equação não balanceada. CH4 tem 1 carbono e 4 hidrogênios; O2 tem 2 oxigênios; CO2 tem 1 carbono e 2 oxigênios; H2O tem 2 hidrogênios e 1 oxigênio.
2. Balanceie primeiro o carbono. Há 1 carbono em CH4 e 1 em CO2, então o coeficiente de CH4 e de CO2 é 1.
3. Balanceie o hidrogênio. CH4 tem 4 hidrogênios, que devem aparecer em H2O. Como cada H2O tem 2 hidrogênios, são necessárias 2 moléculas de H2O, ou seja, o coeficiente da água é 2.
4. Balanceie o oxigênio. Do lado dos produtos há 2 oxigênios em CO2 mais 2 oxigênios em 2 H2O, totalizando 4 oxigênios. Como cada O2 fornece 2 oxigênios, são necessários 2 O2.
5. A equação balanceada é CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O. A proporção em mols entre metano e oxigênio é de 1 mol de CH4 para 2 mols de O2, que corresponde à alternativa B.
6. Verifique por que as outras estão erradas. A (1 para 3) superestima o oxigênio necessário. C (2 para 3) inverte e aumenta os coeficientes sem respeitar a conservação dos átomos. D (2 para 1) inverte a razão pedida, pois o enunciado pergunta a quantidade de metano em relação ao oxigênio. E (1 para 1) ignora a necessidade de balancear hidrogênio e oxigênio.
7. O gabarito oficial B está correto e coincide com a resolução feita de forma independente.

💡 Dica: Lembre-se da estequiometria da reação de combustão.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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