Dicas de Estequiometria para o Enem

E aí galera que está se preparando para o Enem?! Hoje vamos falar sobre um dos conteúdos de Química mais cobrados nesse exame, a Estequiometria! Você sabe o que é Estequiometria?

Essa palavra vem do grego: stoikhein = “elemento” e metron = “medição”. Assim, de forma resumida, a estequiometria refere-se ao ramo da Química que realiza cálculos de quantidades de reagentes e/ou produtos de reações químicas, baseando-se nas leis dessas reações. Esses são chamados de cálculos estequiométricos.

Por exemplo, em uma indústria, é muito importante saber quanto de produto será conseguido com determinada quantidade de reagente, o que mostrará se é economicamente viável a sua produção.

Visto que o Enem é um exame que engloba as Ciências da Natureza e suas Tecnologias, o aluno precisa saber interpretar situações-problema, como esse exemplo citado, bem como avaliar e saber usar os conhecimentos químicos e matemáticos (no caso da estequiometria) para chegar à solução.

Geralmente, o conteúdo de Estequiometria para o Enem não trata apenas de falar da reação e de qual grandeza que se quer obter. O enunciado da questão engloba situações do cotidiano, como os problemas ambientais e acontecimentos de uma indústria.

Conforme dito no texto Dicas sobre Combustíveis no Enem, as reações de combustão costumam ser bastante cobradas, o que também acontece com o conteúdo de estequiometria. Por isso, é imprescíndível que o candidato saiba como ocorrem as combustões completas e incompletas, como a queima de combustíveis fósseis que trazem impactos ambientais que provavelmente serão abordados no Enem.

Em nosso site, há a seção de Estequiometria que você poderá ler para tirar todas as suas dúvidas sobre esse conteúdo. Mas, basicamente, para realizar os cálculos estequiométricos, você precisa seguir os três passos abaixo:

1º) Escrever a equação química, realizando o seu devido balanceamento;

2º) Analisar as proporções estequiométricas mostradas pelos coeficientes da equação química balanceada;

3º) Realizar regras de três que relacionam as informações quantitativas normalmente existentes na própria reação, como massa molar, volume, mols, massa ou qualquer grandeza, conforme a necessidade do problema.

Vejamos algumas questões de Estequiometria no Enem cobradas em anos anteriores.

Exemplo 1: Enem 2012 - Caderno azul:

Questão 59 do Enem 2012 do caderno azul

Resolução:

Vamos resolver essa questão por meio dos três passos acima:

1º) Escrever a equação e balanceá-la. Veja que o enunciado fala da reação de combustão do gás butano, então o estudante já precisa saber que toda combustão completa resulta da reação do combustível (que nesse caso é o butano) com o oxigênio do ar, com a formação de dióxido de carbono (CO₂) e água como produtos:

1 C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O

Se você não sabe balancear uma equação química, clique aqui para aprender.

2º) Observar a proporção estequiométrica. Veja pelos coeficientes da equação que 1 mol de C₄H₁₀ forma 4 mol de CO₂. Então, a proporção entre esses dois compostos na reação acima é de 1 : 4.

3º) Relacionar as proporções estequiométricas com a massa das substâncias por meio de regras de três. No enunciado já foram dadas as massas moleculares do C₄H₁₀ e do CO₂, mas, em muitos casos, você precisará calcular. Se tiver quaisquer dúvidas sobre isso, leia o texto Massa Molecular e Massa Fórmula.

1 C₄-H-₁₀-→ 4 CO₂
      ↓                 ↓
1 . 58 g  ----  4 . 44 g

Visto que o enunciado pediu a massa de CO₂ em kg, vamos realizar a conversão de unidades (1 kg = 1000 g):

1 . 0,058 kg de C₄-H-₁₀----- 4 . 0,044 kg de CO₂
                                m ----------- 1,0 kg de CO₂

m = 0,058
      0,176

m = 0,33 kg

A resposta correta é a alternativa “b”.

Pode ser também que se peça ao candidato questões que envolvam somente o uso do raciocínio lógico que levam direto para o terceiro passo. Veja dois exemplos que caíram na prova do Enem de 2013:

Exemplo 2: Enem 2013 - Caderno branco:

Questão 54 do Enem 2013 do caderno azul

Resolução:

A quantidade mínima diária de cálcio que é recomendada que seja consumida é de 1000 mg ou 1 g (o dobro de 500 miligramas, como falou no enunciado). A massa molar do cálcio é igual a 40 g/mol. A constante de Avogadro diz que 1 mol de qualquer substância possui 6 . 10²³ átomos.

Assim, basta realizar uma regra de três:

1 mol --- 6 . 10²³ átomos de cálcio
40 g ----- 6 . 10²³ átomos de cálcio
1 g ------- x

x = 6 . 10²³
        40

x = 6 . 10²³
        4 . 10¹

x = 1,5 . 10²² átomos de cálcio.

A resposta correta é a alternativa “b”.

Esse exemplo mostrou que existem algumas relações entre grandezas que o candidato já precisa saber para resolver os cálculos estequiométricos no Enem. Um deles foi o mencionado de que 1 mol de qualquer substância possui 6 . 10²³ átomos, moléculas, fórmulas, íons, elétrons ou partículas. Outras relações são mostradas abaixo:

1 mol ↔ massa molar em g/mol ↔ 6 . 10²³ partículas ↔ 22,4 L (a 25ºC e 1 atm)

Exemplo 3: Enem 2013- Caderno branco:

Questão 81 do Enem 2013 do caderno azul

Resolução:

Primeiro vamos usar regras de três para calcular a quantidade de ferro e carbono em 2,5 toneladas de ferro-gusa:

2500 kg de ferro-gusa ---- 100%
     C ---------------------------- 3,3%

C = 82,5 kg = 0,0825 toneladas
Fe = 2,5 – 0,0825
Fe = 2,4175 toneladas

Agora vamos descobrir a quantidade de carbono no aço doce, lembrando que a massa de ferro corresponde a 99,7% do total. Assim, a massa de carbono (0,3%) é:

2,4175 ---- 99,7%
m (C) -------- 0,3%
m (C) = 0,0073 toneladas de C

Cálculo da massa de carbono transformada em CO₂:

0,0825 – 0,0073 = 0,0752 ton = 75,2 kg de C

E, por último, calculamos a massa de CO₂ formada na reação:

C + O₂ → CO₂
12 g ----------- 44 g
75,2 kg ------ m(CO₂)

m(CO₂) = 75,2 ⋅ 44
                   12

m(CO₂) = 275,7 kg de CO₂

A resposta correta é a alternativa “d”.