Aula 4 - Termoquimica 4 - Previsão de CO2

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Termoquímica IV 
Previsão de CO2
1ª série
Aula 6 
2º bimestre
Química
Etapa Ensino Médio
Sugestão de tempo:
Pra começar: 5 minutos
Foca no conteúdo: 20 minutos
Na prática: 10 minutos
Aplicando: 10 minutos
Equações químicas de processos produtivos;
Emissão de CO2.
Calcular a quantidade de CO2 emitida em processos produtivos do ferro e do alumínio na queima do etanol, da gasolina e em casos do cotidiano.
Conteúdos
Objetivo
HABILIDADE: (EM13CNT102) - Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos. 
Para começar
Sugestão de tempo:
Pra começar: 5 minutos
Foca no conteúdo: 10 minutos
Na prática: 20 minutos
Aplicando: 10 minutos
Foco no conteúdo
Observe as seguintes equações químicas dos processos produtivos do ferro e do alumínio: 
Produção de ferro:
 
2 Fe2O3 (s) + 6 C (s) + 3 O2 (g) → 4 Fe(s) + 6 CO2 (g) 
Produção de alumínio: 
2 Al2O3 (s) + 3 C (s) → 3 CO2 (g) + 4 Al (s) 
Vamos calcular a emissão de CO2 em cada processo para a produção de 1 tonelada de cada metal.
Foco no conteúdo
Etapa do processo produtivo do ferro.
Produção de ferro:
 
2 Fe2O3 (s) + 6 C (s) + 3 O2 (g) → 4 Fe(s) + 6 CO2 (g) 
 
 
 
x = 1,18 toneladas ou 1,18.106 g de CO2
Dados:
	4 x 56 g Fe 	----------	6 x 44 g CO2 
	1 t (106 g) Fe 	----------	x
Foco no conteúdo
Etapa do processo produtivo do alumínio.
Produção de alumínio:
 
2 Al2O3 (s) + 3 C (s) → 3 CO2 (g) + 4 Al (s) 
 
 
x = 1,22 toneladas ou 1,22.106 g de CO2
Dados:
	3 x 44 g CO2 	----------	4 x 27 g Al
	x 	----------	1 t (106 g)
Foco no conteúdo
Atividade 1 – ENEM 2020 
A combustão completa de combustíveis fósseis produz água e dióxido de carbono (CO2, massa molar 44 g mol−1). A União Europeia estabeleceu, desde 2012, um limite de emissão veicular de 130 g de CO2 por quilômetro rodado (valor aplicável a uma média de veículos de um mesmo fabricante), tendo multa como penalidade, caso o fabricante ultrapasse a meta. A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos com cerca de oito carbonos em sua composição, incluindo isômeros do octano (C8H18). Considere que, em uma cidade, o consumo médio diário dos carros de um fabricante seja de 10 km L−1 de gasolina, formada apenas por octano (massa molar 114 g mol−1) e que sua densidade seja 0,70 kg L−1. 
Na prática
A diferença de emissão de CO2 dos carros desse fabricante em relação ao limite estabelecido na União Europeia é:
80% menor.
60% menor.
46% menor.
108% maior.
66% maior.
Na prática
Correção
	Por meio do enunciado, tem-se que o consumo médio diário é de 10 km L-1 e a densidade é de 0,70 kg L-1.
10 km —————— 0,70 kg
  1 km ——————    X
X = 0,07 kg de gasolina por km rodado.
	Combustão completa da gasolina:
1 C8H18 + 25/2 O2 → 8 CO2 + 9 H2O
1 mol de gasolina para 8 de CO2
1 mol —————– 8 mol
114 g —————- 8*44g
70 g ————– Y 
Y = 216,14 g de CO2
	O limite estabelecido pela União Europeia é de 130 g. Calculando a razão:
    Z = 216,14 g/130 g
Z = 1,66 
Em porcentagem: 166%, ou seja, 66% maior que o limite estabelecido.
80% menor.
60% menor.
46% menor.
108% maior.
66% maior.
Atividade 1 – ENEM 2020 
Na prática
Existe alternativa aos combustíveis fósseis?
Um estudo da Embrapa mostra que o etanol de cana-de-açúcar emite menos gás carbônico para a atmosfera do que a gasolina;
O etanol de cana é capaz de reduzir em 73% as emissões de CO2 na atmosfera (principal gás causador do efeito estufa), se usado em substituição à gasolina;
Um hectare de cana-de-açúcar plantada produz, por ano, 4420 kg de CO2, enquanto a lavoura de soja emite 1160 kg.
Qual é a vantagem de plantar cana mesmo sabendo que ela emite maior quantidade de gás carbônico?
Foco no conteúdo
Atividade 2
Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias padrão de combustão a 25°C (ΔH025) do metano, do butano e do octano. 
	Composto	Fórmula molecular	Massa molar (g/mol)	ΔH025 (kJ/mol)
	Metano	CH4	16	890
	Butano	C4H10	58	- 2.878
	Octano	C8H18	114	- 5.471
Na prática
À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando-se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO2 gerado, a ordem crescente desses três combustíveis é:
Na prática
Gasolina, GLP e gás natural.
Gás natural, gasolina e GLP.
Gasolina, gás natural e GLP. 
Gás natural, GLP e gasolina. 
GLP, gás natural e gasolina.
Na prática
Correção
Para a combustão de CH4: 
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l)		ΔH° = – 890kJ
1 mol de CH4 → 1 mol de CO2, portanto, libera 890kJ
Para a combustão de C4H10: 
C4H10 (g) + O2 (g) → 4 CO2 (g) + 5 H2O (l) 		ΔH° = – 2878kJ
1 mol de C4H10 → 4 mol de CO2 —— 2878kJ 
 1 mol de CO2 —— x 		x = 719,5kJ
Para a combustão de C8H18: 
C8H18 (g) + 25/2 O2 (g) → 8 CO2 (g) + 9 H2O (l) 	ΔH° = – 5471kJ 
1 mol de C8H18 → 8 mol de CO2 ——— 5471kJ 
 1 mol de CO2 ——— y 		y = 683,9kJ
Atividade 2
Na prática
Correção
A ordem crescente de calor produzido por mol de CO2 é: 
gasolina < GLP < gás natural.
Resposta: A
Atividade 2
Na prática
Considere a equação de combustão da gasolina representada a seguir: 
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 +18 H2O 
Calcule a quantidade de gás carbônico produzida na queima de 1 litro de gasolina. Dado: densidade da gasolina = 0,75 kg/L. 
Desafio
Aplicando
Quanto de CO2 você emite por mês para realizar o percurso de sua casa até a escola e da escola de volta para casa? Para esse cálculo, considere a quantidade de passageiros e o consumo de combustível por veículo. Utilize o cálculo anterior da quantidade de CO2 produzida para 1 litro de gasolina. Dados: 
Consumo do carro = 10 km/L de gasolina (até 5 passageiros);
Consumo do ônibus = 2 km/L (quantidade média de 30 passageiros).
Todo mundo escreve!
Desafio
Aplicando
Aprendemos a calcular a quantidade de CO2 emitido em processos produtivos do ferro e do alumínio, na queima do etanol, da gasolina e em casos do cotidiano.
O que aprendemos hoje?
Currículo em ação, Ciências da Natureza e suas Tecnologias, 1ª série. Volume 1. 2022.
LEMOV, D. Aula nota 10 2.0: 62 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2018.
FERREIRA, A. L. Estudo mostra que etanol de cana emite menos gás carbônico para a atmosfera do que a gasolina. Embrapa. Disponível em: https://www.embrapa.br/fale-conosco/sac/. Acesso em: 21 mar. 2023.
OLIVEIRA, L. Emissões de gás carbônico podem ter batido novo recorde em 2022. Jornal da USP. Disponível em: https://jornal.usp.br/?p=594505. Acesso em: 21 mar. 2023.
Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 3 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-bzovn
Slide 4 – https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/
CO2_Emissions_by_Source_Since_1880.svg; https://www.climaesociedade.iag.usp.br/images/cartilhausp_p35.jpg
Referências
Material 
Digital