Questão 114 — ENEM 2024Caderno azul · 2º Dia
Um dos agentes que mais contribui para a poluição do ar é o automóvel a combustão interna. Em áreas urbanas, isso é demonstrado dramaticamente pela fumaça fotoquímica, resultante da interação entre óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e luz solar, para formar produtos de oxidação, que causam irritação aos olhos, ao aparelho respiratório e danos às plantas. As condições de operação de motores a combustão, como a razão da mistura ar/combustível no cilindro, influenciam na composição dos gases lançados pelo escapamento na atmosfera. O gráfico ilustra a variação nas composições dos principais gases, dióxido de carbono (CO2), hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO), monóxido de nitrogênio (NO) e oxigênio molecular (O2), emitidos por um motor a gasolina, em diferentes razões ar/combustível, em massa.
Na condição de razão ar/combustível igual a 18, haverá uma emissão
Alternativas
Resolução
Ficha da Questão
- Matérias Necessárias: Química → Química Ambiental + Cinética/Combustão (emissões de motores a gasolina, razão ar/combustível)
- Nível: Médio — exige leitura precisa do gráfico de composição dos gases de escape em função da razão ar/combustível
- Tema/Habilidade BNCC: Combustão; gases poluentes; leitura de gráficos; razão estequiométrica
- Gabarito: C — revelado após resolução completa
Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: Na razão ar/combustível = 18, qual é o comportamento das emissões de CO e CO₂?
- Palavras-chave decisivas: razão ar/combustível = 18, emissão, baixa de CO e alta de CO₂
- Armadilha típica: Não saber que razão 18 está no lado RICO EM AR (excesso de ar, combustão mais completa) — isso favorece a oxidação do CO a CO₂, reduzindo CO e aumentando CO₂.
- O que a resposta precisa demonstrar: Ler o gráfico corretamente para a razão 18 e identificar que CO está baixo e CO₂ está alto.
Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Razão estequiométrica: A razão ar/combustível ideal para combustão completa é em torno de 14,7 (para gasolina). Razão 18 significa excesso de ar (mistura pobre em combustível).
- Combustão com excesso de ar (razão > 14,7): O excesso de oxigênio favorece a oxidação completa: C → CO₂ (não CO). Resultado: baixo CO, alto CO₂.
- Combustão com falta de ar (razão < 14,7): Falta de O₂ leva a combustão incompleta: C → CO (monóxido). Resultado: alto CO, baixo CO₂.
Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: A imagem do gráfico mostra as concentrações de CO₂, HC, CO, NO e O₂ em função da razão ar/combustível. A razão estequiométrica está marcada por uma linha vertical central.
- Evidência 2: À direita da linha estequiométrica (razão > 14,7, excesso de ar), o CO diminui drasticamente e o CO₂ aumenta — confirmando combustão mais completa.
- Evidência 3: Na razão 18 (bem à direita da estequiométrica), o gráfico mostra CO em nível baixo e CO₂ em nível alto.
- Síntese: Com razão 18 (excesso de ar), a combustão é mais completa: CO é oxidado a CO₂ → baixo CO, alto CO₂ — alternativa C.
Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Localizar razão 18 no gráfico
A razão estequiométrica (≈14,7) está no centro do gráfico. A razão 18 está à direita — região de excesso de ar (mistura pobre em combustível).
Subpasso 4.2 — Analisar as emissões de CO e CO₂ nessa região
Com excesso de ar, o O₂ disponível converte todo o CO em CO₂: CO + ½O₂ → CO₂. Portanto, CO diminui e CO₂ aumenta ao passar da razão estequiométrica para a razão 18.
Subpasso 4.3 — Verificar com o gráfico
O gráfico confirma: à razão 18, a curva de CO está próxima de zero (baixo) e a curva de CO₂ está alta (pico próximo à estequiométrica, com leve queda mas ainda alta em 18 comparado ao CO).
Subpasso 4.4 — Selecionar a alternativa
Baixo CO e alto CO₂ → alternativa C.
Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) baixa de O₂ e alta de NO.
Incorreta: Na razão 18 (excesso de ar), o O₂ é ALTO (não baixo) — há mais ar do que o necessário. Além disso, NO é formado em maiores quantidades próximo à estequiométrica, não em excesso de ar.
B) baixa de NO e alta de HC.
Incorreta: HC (hidrocarbonetos não queimados) é baixo com excesso de ar (mais O₂ para queimar os hidrocarbonetos). NO também diminui com excesso de ar, mas a afirmação de alta de HC está errada.
C) baixa de CO e alta de CO₂.
Correta: Com excesso de ar (razão 18 > estequiométrica), a combustão é mais completa: CO é oxidado a CO₂. O gráfico mostra CO próximo de zero e CO₂ elevado nessa razão.
D) baixa de HC e alta de CO.
Incorreta: Com excesso de ar, o CO é BAIXO (não alto), pois há O₂ suficiente para convertê-lo a CO₂. A parte "baixa de HC" está correta, mas "alta de CO" contradiz a química da combustão com excesso de ar.
E) baixa de CO₂ e alta de HC.
Incorreta: Com excesso de ar, o CO₂ é ALTO (combustão mais completa) e HC é BAIXO (mais O₂ para queimar). Ambas as afirmações estão invertidas.
Gabarito: C — Na razão ar/combustível = 18 (excesso de ar), a combustão é mais completa: CO é oxidado a CO₂, resultando em baixo CO e alto CO₂ nas emissões.
Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação do gabarito: C é a única alternativa que reflete corretamente a química da combustão com excesso de ar: mais O₂ → mais CO₂, menos CO.
- Padrão de cobrança: O ENEM frequentemente usa gráficos de emissões automotivas para avaliar compreensão de combustão completa/incompleta e impactos ambientais.
- Generalização: Excesso de ar → combustão mais completa → menos CO, menos HC, mais CO₂. Falta de ar → combustão incompleta → mais CO, mais HC, menos CO₂.
- Dica de eliminação rápida: Identifique que razão 18 > estequiométrica = excesso de ar = combustão completa. Combustão completa sempre produz CO₂ (não CO) → elimine A, B, D, E imediatamente. Reste C.
- Conexões com outros temas: Poluição atmosférica; catalisador automotivo; fumaça fotoquímica; estequiometria das reações de combustão.