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PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS SUMÁRIO I. PETRÓLEO ...................................................................................... 5 01 HISTÓRICO ................................................................................................5 02 CARACTERÍSTICAS ..................................................................................7 03 EXTRAÇÃO ................................................................................................9 04 REFINO ....................................................................................................10 05 REAÇÕES ................................................................................................12 06 OCTANAGEM ...........................................................................................15 07 ADITIVOS OU ANTIDETONANTES .........................................................17 08 MOTOR 4 TEMPOS .................................................................................18 09 PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE .............................................................19 10 A MALDIÇÃO DO PETRÓLEO ................................................................24 II – GÁS NATURAL ........................................................................... 25 III – CARVÃO MINERAL ................................................................... 27 IV – XISTO BETUMINOSO ............................................................... 29 EXERCÍCIOS PROPOSTOS .........................................................................31 GABARITO ....................................................................................................44 https://www.istockphoto.com/. O surgimento da indústria do petróleo, no século 19, foi a melhor notícia que ambientalistas poderiam ouvir em séculos. https:veja.abril.com.br. jun. 2020. O petróleo salvou as baleias? 5 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS I. PETRÓLEO 01 HISTÓRICO A) REVESTIMENTO DA ARCA DE NOÉ https://www.churchofjesuschrist.org Então Deus disse a Noé: [...] “Constrói para ti uma arca de madeira, divida-a em compartimentos e veda-a com petróleo por dentro e por fora.” Gênesis 6, 13-14 B) CONSERVAÇÃO DE MÚMIAS NO ANTIGO EGITO (2000 a.C.) http://patyozorio.blogspot.com/ 6 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS C) 1859 – PENSILVÂNIA (EUA) Início da exploração comercial do petróleo https://i0.wp.com D) SÉCULO XX: GUERRAS https://www.tricurioso.com/ Ataque a Pearl Harbor (7 dez. 1941) https://ensinarhistoriajoelza.com.br/ E) SÉCULO XXI • Fim do petróleo ou da “Idade do Petróleo”? A idade da Pedra acabou por que a pedra acabou? Resp.: Não, devido uma nova tecnologia: o metal. O petróleo pode não acabar, e sim a “idade do petróleo”. https://search.app 7 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 02 CARACTERÍSTICAS PETRÓLEO CLASSIFICAÇÃO Combustível fóssil NATUREZA Mistura oleosa ORIGEM Marítima ETIMOLOGIA Óleo de pedra COMPOSIÇÃO Hidrocarbonetos IMPUREZAS S + O + N ASPECTOS Viscoso COR Escuro SEPARAÇÃO Destilação fracionada SOL. ÁGUA Insolúvel DENS. ÁGUA Menor POR QUE JORRA? Pressão dos gases POR QUE ÁGUA SALGADA? Origem marítima DISTRIBUIÇÃO Não uniforme NOME COMUM “Ouro negro” POLARIDADE Apolar LOCALIZAÇÃO Rochas sedimentares FORÇAS INTERMOLECULARES Dipolo induzido Fonte: @quimicaorganicaprofcap 8 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS IMPORTÂNCIA Combustíveis Plásticos Remédios Gêneros alimentícios Explosivos Borracha sintética Detergentes Tecidos Inseticidas Vela parafina Cosméticos Tintas “CRISE DO PETRÓLEO” OU “FIM DO PETRÓLEO” A) Combustível alternativo Etanol, biodiesel B) Transporte coletivo Ônibus, metrô C) Transporte alternativo Bicicleta https://br.pinterest.com/ PRÉ-SAL São reservas com petróleo chegando até mais de 8.000 metros de profundidade, localizadas sob uma camada de sal petrificado. https://bifarma.com.br 9 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 03 EXTRAÇÃO https://images.app.goo.gl A) Prospecção Estudo da área. B) Perfuração Cavar poço. C) Produção Bomba de sucção. D) Transporte Poço refinaria. E) Refino Separação das frações. F) Distribuição Ex.: posto de gasolina. http://fisicaquanticaeclassicanavida.com 10 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 04 REFINO TORRE DE REFINO 11 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS EXERCÍCIO DE SALA 01. (UFAM-PSC 3 2022) O petróleo é uma fonte finita de recurso natural, cujos principais produtos são os combustíveis fósseis (ex. querosene, gasolina e diesel). Contudo, a queima desses combustíveis leva a produção de dióxido de carbono, uma das substâncias responsáveis pelo aquecimento global. A respeito da composição química do petróleo, assinale a alternativa INCORRETA: A) O querosene é uma fração mais leve que a gasolina, portanto mais volátil. B) O petróleo é uma mistura complexa formada por hidrocarbonetos saturados e insaturados contendo cadeias do tipo normal e ramificada. C) O petróleo pode ser classificado como do tipo “leve” ou “pesado”. Essa classificação está associada a volatilidade de seus constituintes. D) A gasolina comercializada em postos de combustível é uma mistura homogênea entre gasolina pura e álcool etílico anidro. E) A reação de combustão completa do diesel leva à formação de CO2 e H2O, mas também pode levar à formação de SO2. Anotações: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 12 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 05 REAÇÕES A. PRODUZIR GASOLINA Craqueamento ⎯⎯⎯→CAT. 12 26 8 18 4 8Δ querosenegasolina buteno C H C H + C H Hidrogenação ⎯⎯→ 2 8 18 carvão mineral gasolina sintética 8C + 9H C H Alquilação ⎯⎯→ 4 8 4 10 8 18 buteno butano gasolina C H + C H C H B. MELHORAR GASOLINA (REFOMING CATALÍTICO) Isomerização Ciclização Aromatização C. QUEIMAR GASOLINA Combustão completa ⎯⎯→8 18 2 2 2C H + O CO + 25 8 9H 2 O Combustão incompleta ⎯⎯→8 18 2 2C 17 8H + O CO + 9H 2 O ⎯⎯→8 18 2 2 FULIGEM C H + O C + H O 9 8 9 2 https://galeria.colorir.com 13 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS A) CRAQUEAMENTO OU CRACKING C12H26 → C8H18 + 2 C2H4 • Consiste em quebrar cadeias carbônicas. Craqueamento térmico • Temperatura e pressão elevadas (450 a 700 ºC/80 atm). • Formação de radicais livres (cisão homolítica). Craqueamento catalítico • Uso de catalisadores (óxidos de alumínio, óxido de silício). • Formação de íons (cisão heterolítica). EXERCÍCIO DE SALA 02. (FUVEST) O craqueamento catalítico é um processo utilizado na indústria petroquímica para converter algumas frações do petróleo que são mais pesadas (isto é, constituídas por compostos de massa molar elevada) em frações mais leves, como a gasolina e o GLP, por exemplo. Nesse processo, algumas ligações químicas nas moléculas de grande massa molecular são rompidas, sendo geradas moléculas menores. A respeito desse processo, foram feitas as seguintes afirmações: I. O craqueamento é importante economicamente, pois converte frações mais pesadas de petróleo em compostos de grande demanda. II. O craqueamento libera grande quantidade de energia, proveniente da ruptura de ligações químicas nas moléculas de grande massa molecular. III. A presença de catalisador permite que as transformações químicas envolvidas no craqueamento ocorram mais rapidamente. Está correto o que se afirma em A) I, apenas. B) II, apenas. C) I e III, apenas. D) II e III, apenas. E) I, II e III. 14 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS B) PONTOS NOTÁVEIS DA COMBUSTÃO Ponto de fulgor Ponto de combustão Ponto de ignição https://youtu.be/coCedhbxdgHo 15 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 06 OCTANAGEM • Capacidade antidetonante. • Medida da qualidade dos combustíveis. COMPONENTES DA GASOLINA 2,2,4-trimetilpentano n-heptano F. MOLECULAR C8H18 C7H16 NOME ISOCTANO HEPTANO CADEIA RAMIFICADA NORMAL QUEIMA DIFÍCIL FÁCIL OCTANAGEM CEM ZERO GASOLINA PREMIUM OCTANAGEM 91 Resistência à explosão por compressão igual a mistura com 91% de isoctano e 9% de heptano. GASOLINA VERDE (FÓRMULA 1) OCTANAGEM 150 Resistência à explosão por compressão é 50% melhor que o isoctano puro. https://pt.pngtree.com/ 16 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS EXERCÍCIO DE SALA 03. (ENEM 2023) A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos de cadeias saturadas contendo de 8 a 12 átomos de carbono. Além disso, a gasolina de alto desempenho deve conter elevados teores de hidrocarbonetos de cadeias ramificadas, de forma a resistir à compressão e entrar em ignição apenas quando a vela aciona uma centelha elétrica no motor. No quadro, estão apresentados compostos que podem ser utilizados como combustíveis. Entre esses compostos, aquele que conferirá maior desempenho como combustível é o A) I. B) II. C) III. D) IV. E) V. Anotações: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 17 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 07 ADITIVOS OU ANTIDETONANTES A) ADITIVOS PERMITIDOS • Substâncias que adicionadas à gasolina aumentam sua octanagem. Ex.: etanol, isoctano, mtbe, naftaleno. MTBE Metil Terc-Butil Éter https://en.wikipedia.org/ B) ADITIVOS PROIBIDOS https://levebrisa.com.br/ Tetraetil-chumbo (polui ambiente) Naftalina (corrói motor) C) ADULTERANTES Água, querosene. 18 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 08 MOTOR 4 TEMPOS https://www.educacaoautomotiva.com TEMPO NOME PISTÃO OBJETIVO 1º Admissão Desce Entrada da gasolina 2º Compressão Sobe Comprimir a gasolina 3º Combustão Desce Expansão dos gases 4º Escape Sobe Expulsão dos gases CURIOSIDADE Knocking ou “Batida de Pino” • Falta de sincronia entre 4 tempos. https://www.pinterest.com 19 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 09 PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE A) IMPACTO AMBIENTAL Vazamento de petróleo Aquecimento global 20 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS B) CONVERSOR CATALÍTICO OU CATALISADOR EXERCÍCIO DE SALA 04. Uma das maiores preocupações da indústria automobilística é desenvolver novas tecnologias para diminuir os níveis de produção e emissão de monóxido de carbono (CO), substância tóxica que pode matar se inalada em certa quantidade. ⎯⎯→ 2 PdCO + [O] CO Sobre a equação química, podemos afirmar: A) Ocorre catálise homogênea. B) O paládio é consumido no processo. C) Ocorre absorção reagentes-catalisador. D) CO e oxigênio são adsorvidos pelo catalisador. E) O carbono sofre diminuição do Nox. 21 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS C) ARLA-32 • Agentes Redutor Líquido de Óxidos de Nitrogênio (NOx) Automotivo com concentração de solução de ureia (32%) em água desmineralizada. • Atua como agente redutor de emissões de óxidos de nitrogênio. 22 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS D) BIORREMEDIAÇÃO Bactéria que “come” petróleo A Alcanivorax borklumensis é uma bactéria que se alimenta de hidrocarbonetos e tem capacidade de metabolizar petróleo usando-o como fonte de energia. Fonte: @quimicaorganicaprofcap 23 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E) DIESEL x BIODIESEL Fonte: @quimicaorganicaprofcap CURIOSIDADE DIESEL S10 10 ppm de enxofre DIESEL B5 5% de biodiesel https://www.pinterest.com 24 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 10 A MALDIÇÃO DO PETRÓLEO “(...) Com sua gigantesca fonte de receita, sua volatilidade e seus segredos, as riquezas do petróleo contribuem para o autoritarismo, os conflitos civis e, também, para um crescimento econômico vulnerável, instalando uma crise generalizada que resulta no colapso do país.” Anotações: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................................................................................................ .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 25 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS II – GÁS NATURAL • Combustível fóssil encontrado na natureza, formado por uma mistura de hidrocarbonetos com metano (70% a 99%), etano, outros alcanos e H2S, CO2 e N2. • Não renovável. • Tem alto teor calórico e é menos poluente que derivados do petróleo. • Ocorre em jazidas subterrâneas, misturado ou não com petróleo. • A cada dia, descoberta de novas jazidas. Extração de Gás Natural 26 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS EXERCÍCIO DE SALA 05. Leia o texto. Gás natural O mais limpo dos combustíveis fósseis, o gás natural possui características que favorecem uma maior durabilidade aos equipamentos que o utilizam e reduzem os impactos ambientais. Outro diferencial do gás natural é a baixíssima emissão de dióxido de enxofre e de resíduos do processo de combustão presentes na fumaça. [...] Versátil, o gás natural pode ser utilizado em aplicações domésticas, industriais e automotivas, substituindo a gasolina, o etanol, o óleo diesel e como fonte de geração de energia elétrica. Quimicamente, o gás natural é definido como uma mistura de vários gases combustíveis. De forma geral, é constituído por hidrocarbonetos alcanos e alcenos, sendo o gás metano o principal componente. Por ser um combustível fóssil, apresenta a A) desvantagem de ser uma energia não renovável, portanto finita de composição variável. B) desvantagem de ser uma energia renovável, portanto finita de composição variável. C) vantagem de ser uma energia não renovável, portanto infinita de composição fixa. D) vantagem de ser uma energia renovável, portanto infinita de composição fixa. E) desvantagem de ser uma energia não renovável, portanto finita de composição fixa. 27 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS III – CARVÃO MINERAL HULHA Origem: Carvão mineral, resultante da fossilização da madeira, que possui 80% de carbono. Decomposição de vegetais soterrados há milhões de anos. Madeira Carvões Minerais Turfa Linhito Hulha Antracito Teor de carbono 40% 60% 70% 80% 90% DESTILAÇÃO SECA DA HULHA Fração Composição Hulha Gasosa Gás de rua = 50%H, 30%CH4, 8% CO e outros. Líquida Águas Amoniacais: Sais de amônio, NH4OH, amoníaco. Alcatrão da Hulha Benzeno, Naftaleno, Tolueno, Fenol, Anillina, Cresol, Estireno. Sólida Carvão Coque Resíduo usado na obtenção de aço. IMPACTO AMBIENTAL • H2SO4 no meio ambiente (solo, águas); • Chuva ácida; • Aquecimento global; • Grande nevoeiro (Londres – 1952). 28 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS EXERCÍCIO DE SALA 06. Diretores de uma grande indústria siderúrgica, para evitar o desmatamento e adequar a empresa às normas de proteção ambiental, resolveram mudar o combustível dos fornos da indústria. O carvão vegetal foi então substituído pelo carvão mineral. Entretanto, foram observadas alterações ecológicas graves em um riacho das imediações, tais como a morte dos peixes e dos vegetais ribeirinhos. Tal fato pode ser justificado em decorrência A) da diminuição de resíduos orgânicos na água do riacho, reduzindo a demanda de oxigênio na água. B) do aquecimento da água do riacho devido ao monóxido de carbono liberado na queima do carvão. C) da formação de ácido clorídrico no riacho a partir de produtos da combustão na água, diminuindo o pH. D) do acúmulo de elementos no riacho, tais como, ferro, derivados do novo combustível utilizado. E) da formação de ácido sulfúrico no riacho a partir dos óxidos de enxofre liberados na combustão. Anotações: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 29 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS IV – XISTO BETUMINOSO • Rocha impregnada de material oleoso Rocha aquecida, triturada moída ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ óleo de xisto e gás. • Semelhanças com o petróleo. • Brasil tem grande reserva. • Extração caríssima. • Muito abundante na natureza. • Rocha sedimentar. • Em 1922, São Luís-MA foi iluminada durante um mês por gás de xisto (CH4). • EUA – Avançados na extração de gás de xisto. • Fraturamento hidráulico: técnica que utiliza as fraturas produzidas pela alta pressão hidráulica e introdução de água, areia e mistura de produtos químicos (alguns tóxicos) no interior do solo, o que permite que o gás flua e seja extraído. • Contaminação de lençóis freáticos. • Combustível estratégico. Exploração de Gás de Xisto – Bahia Extração de Xisto - EUA 30 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS EXERCÍCIO DE SALA 07. (ENEM) Um dos insumos energéticos que volta a ser considerado como opção para o fornecimento de petróleo é o aproveitamento das reservas de folhelhos pirobetuminosos, mais conhecidos como xistos pirobetuminosos.As ações iniciais para a exploração de xistos pirobetuminosos são anteriores à exploração de petróleo, porém as dificuldades inerentes aos diversos processos, notadamente os altos custos de mineração e de recuperação de solos minerados, contribuíram para impedir que essa atividade se expandisse. O Brasil detém a segunda maior reserva mundial de xisto. O xisto é mais leve que os óleos derivados de petróleo, seu uso não implica investimento na troca de equipamentos e ainda reduz a emissão de particulados pesados, que causam fumaça e fuligem. Por ser fluido em temperatura ambiente, é mais facilmente manuseado e armazenado. Internet: (com adaptações). A substituição de alguns óleos derivados de petróleo pelo óleo derivado do xisto pode ser conveniente por motivos A) ambientais: a exploração do xisto ocasiona pouca interferência no solo e no subsolo. B) técnicos: a fluidez do xisto facilita o processo de produção de óleo, embora seu uso demande troca de equipamentos. C) econômicos: é baixo o custo da mineração e da produção de xisto. D) políticos: a importação de xisto, para atender o mercado interno, ampliará alianças com outros países. E) estratégicos: a entrada do xisto no mercado é oportuna diante da possibilidade de aumento dos preços do petróleo. Anotações: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 31 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. (UNICENTRO 2023) Quando abastecemos nosso carro, não pensamos nos caminhos que aquele combustível percorreu para chegar até o posto de abastecimento. No caso da gasolina, que é um combustível proveniente do petróleo, o primeiro passo desse percurso é a extração em alto mar, seguido por uma série de processos físicos e químicos. Com base nos conhecimentos sobre química, gasolina e seus processos, considere as afirmativas a seguir. I. A gasolina é derivada do petróleo, sendo composta por uma mistura de hidrocarbonetos contendo de 5 a 10 átomos de carbono. II. Substâncias com menores pontos de ebulição, mais voláteis, têm fortes ligações intermoleculares. III. Em uma destilação fracionada, os compostos com maiores pontos de ebulição ficam na parte superior da coluna de fracionamento. IV. O petróleo passa por destilação fracionada para separar os componentes da mistura homogênea líquida em seus derivados. Assinale a alternativa correta A) Somente as afirmativas I e II são corretas. B) Somente as afirmativas I e IV são corretas. C) Somente as afirmativas III e IV são corretas. D) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. E) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. Anotações: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 32 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 02. (ENEM 2018) O petróleo é uma fonte de energia de baixo custo e de larga utilização como matéria-prima para uma grande variedade de produtos. É um óleo formado de várias substâncias de origem orgânica, em sua maioria hidrocarbonetos de diferentes massas molares. São utilizadas técnicas de separação para obtenção dos componentes comercializáveis do petróleo. Além disso, para aumentar a quantidade de frações comercializáveis, otimizando o produto de origem fóssil, utiliza-se o processo de craqueamento. O que ocorre nesse processo? A) Transformação das frações do petróleo em outras moléculas menores. B) Reação de óxido-redução com transferência de elétrons entre as moléculas. C) Solubilização das frações do petróleo com a utilização de diferentes solventes. D) Decantação das moléculas com diferentes massas molares pelo uso de centrífugas. E) Separação dos diferentes componentes do petróleo em função de suas temperaturas de ebulição. 03. (UFPI) A imprensa denunciou a venda, nos postos autorizados, de gasolina adulterada (“batizada”) com solventes de ponto de ebulição mais altos, responsáveis pela formação de resíduos nocivos ao motor dos automóveis. A gasolina é rica em hidrocarbonetos com 7 a 9 átomos de carbono. Escolha a opção cujo material, derivado do petróleo, poderia estar sendo uado como adulterante. A) Gás natural (metano, um átomo de carbono). B) Gás de cozinha (propano, butano, 3 e 4 átomos de carbono). C) Éter de petróleo (pentano, 5 átomos de carbono). D) Querosene (undecanos e tetradecanos, 11 a 14 átomos de carbono). E) Álcool hidratado (etanol, C2H6O). 33 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 04. (UDESC 2023) O quadro, a seguir, representa algumas substâncias obtidas pela destilação do petróleo cru e de suas propriedades. Assinale a alternativa correta que representa X1, X2, X3, X4 e X5, respectivamente. A) C1 a C5, acima de C36, 150 a 275, combustível, combustível para ônibus e caminhão. B) C35, C1 a C5, 100 a 150, lubrificante, solvente. C) C1 a C4, acima de C36, 350 a 450, combustível, solvente. D) C1 a C4, acima de C36, 25 a 100, solvente, combustível. E) C35, C1 a C5, 150 a 350, matéria prima, solvente. 05. O motor de combustão ou de explosão funciona em quatro tempos: entrada da mistura combustível-ar, compressão dessa mistura, explosão e escape dos gases formados. No terceiro tempo ocorre transformação de energia A) mecânica-química. B) eletromagnética-química. C) química-eletromagnética. D) térmica-química. E) química-mecânica. 34 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 06. (UFPI) Craqueamento e reformação catalíticos são processos químicos utilizados na indústria de refinamento de petróleopara obtenção de gasolina com um melhor índice de octanagem. Dadas as equações das reações de craqueamento (reação 1) e de reformação (reação 2) abaixo, escolha a alternativa que apresenta os nomes dos produtos I a III. Reação 1: Dodecano + catalisador → hidrocarboneto saturado (I) + hidrocarboneto insaturado (II) Reação 2: Hexano + catalisador → hidrocarboneto saturado de cadeia ramificada (III) Produto I Produto II Produto III A) Hexano Hex-1-eno Isoheptano B) Hex-1-eno Hexano Isoheptano C) Hexano Hex-1-eno 2-Metilpentano D) Hex-1-eno Hexano 2-Metilpentano E) Hexano Ciclohexeno 3-Metilhexano 07. (AMAN) Obtemos melhor rendimento da gasolina, num motor a explosão, quando este combustível apresenta: A) índice de octano médio. B) 70% de isoctano. C) gasolina com heptano puro. D) 70% de heptano normal. E) gasolina com isoctano puro. 35 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 08. (FUVEST) Na Inglaterra, não é permitido adicionar querosene (livre de imposto) ao óleo diesel ou à gasolina. Para evitar adulteração desses combustíveis, o querosene é "marcado", na sua origem, com o composto A, que revelará sua presença na mistura após sofrer as seguintes transformações químicas: Um técnico tratou uma determinada amostra de combustível com solução aquosa concentrada de hidróxido de sódio e, em seguida, iluminou a mistura com luz ultravioleta. Se no combustível houver querosene (marcado), I. no ensaio, formar-se-ão duas camadas, sendo uma delas aquosa e fluorescente. II. o marcador A transformar-se-á em um sal de sódio, que é solúvel em água. III. a luz ultravioleta transformará um isômero 'cis' em um isômero 'trans'. Obs.: Fluorescente = que emite luz Dessas afirmações, A) apenas I é correta. B) apenas II é correta. C) apenas III é correta. D) apenas I e II são corretas. E) I, II e III são corretas. 36 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 09. Em motores de combustão interna, a mistura combustível-ar é inflamada pela centelha da vela de ignição. Assinale a alternativa que corresponde a uma característica do MCI: A) No primeiro tempo, o pistão comprime a gasolina. B) Na compressão, o pistão desce devido à pressão. C) No terceiro tempo, ocorre combustão. D) O pistão desce no escape expulsando os gases. E) As 4 etapas apresentam transformações químicas. 10. (ENEM) O ciclo biogeoquímico do carbono compreende diversos compartimentos, entre os quais a Terra, a atmosfera e os oceanos, e diversos processos que permitem a transferência de compostos entre esses reservatórios. Os estoques de carbono armazenados na forma de recursos não renováveis, por exemplo, o petróleo, são limitados, sendo de grande relevância que se perceba a importância da substituição de combustíveis fósseis por combustíveis de fontes renováveis. A utilização de combustíveis fósseis interfere no ciclo do carbono, pois provoca A) aumento da porcentagem de carbono contido na Terra. B) redução na taxa de fotossíntese dos vegetais superiores. C) aumento da produção de carboidratos de origem vegetal. D) aumento na quantidade de carbono presente na atmosfera. E) redução da quantidade global de carbono armazenado nos oceanos. 11. (ENEM) Diversos estudos têm sido desenvolvidos para encontrar soluções que minimizem o impacto ambiental de eventuais vazamentos em poços de petróleo, que liberam hidrocarbonetos potencialmente contaminantes. Alguns microrganismos podem ser usados como agentes de biorremediação nesses casos. Os microrganismos adequados a essa solução devem apresentar a capacidade de A) excretar hidrocarbonetos solúveis. B) estabilizar quimicamente os hidrocarbonetos. C) utilizar hidrocarbonetos em seu metabolismo. D) diminuir a degradação abiótica de hidrocarbonetos. E) transferir hidrocarbonetos para níveis tróficos superiores. 37 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 12. (ENEM) O quadro apresenta a composição do petróleo. Fração Faixa de tamanho das moléculas Faixa de ponto de ebulição (ºC) Usos Gás C1 a C5 – 160 a 30 Combustíveis gasosos Gasolina C5 a C12 30 a 200 Combustível de motor Querosene C12 a C18 180 a 400 Diesel e combustível de alto-forno Lubrificantes Maior que C16 Maior que 350 Lubrificantes Parafinas Maior que C20 Sólidos de baixa fusão Velas e fósforos Asfalto Maior que C30 Resíduos pastosos Pavimentação BROWN, T. L. et al. Química: a ciência central. São Paulo: Person Prentice Hall, 2005. Para a separação dos constituintes com o objetivo de produzir a gasolina, o método a ser utilizado é a A) filtração. B) destilação. C) decantação. D) precipitação. E) centrifugação. 38 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 13. Henri Deutsch de La Meurthe era um magnata de petróleo, um produto cuja descoberta impulsionou a indústria automobilística no início do século XX. O petróleo, de grande importância mundial nos dias de hoje é um material oleoso, inflamável, menos denso que a água, com cheiro característico e de cor variando entre o negro e o castanho escuro. https://pt.m.wikipediar.org HENRI DEUTSCH • “Rei do petróleo na Europa” • Empresário francês • 1846 – 1919 • Patrocinador da aviação no início do século XX Leia as seguintes afirmações sobre o petróleo. I. É uma mistura de diversas substâncias químicas, que podem ser isoladas por processos físicos de destilação. II. É considerado uma fonte de energia limpa de origem fóssil. III. A transformação de octano em 2-metilheptano é denominada isomerização. IV. Diesel S10 significa 10% de enxofre no óleo diesel. V. Diesel B20 significa 20 partículas de biodiesel em 1 milhão de partículas de óleo diesel. Assinale a alternativa que contém todas as afirmações válidas. A) apenas I, III e V. B) apenas III e V. C) apenas I, III, IV e V. D) apenas I e III. E) I, II, III, IV e V. 39 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 14. (UERR 2023) Após ser extraído da natureza, o petróleo é transportado para as refinarias e começa a ser fracionado por meio de aquecimento em tanques apropriados, dando origem a vários subprodutos. Os derivados do petróleo são hidrocarbonetos formados por diferentes tamanhos de cadeias carbônicas, sendo os mais leves formados por pequenas moléculas, como o etano (C2H6), e os mais pesados contendo até 70 átomos de carbono. Internet: (com adaptações). Considerando o texto precedente, assinale a opção correta. A) O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos que pode ser separada por meio de uma destilação simples. B) O petróleo é separado em frações, em uma torre de destilação, de acordo com a diferença entre as temperaturas de ebulição das frações. C) O petróleo é uma mistura de líquidos viscosos e de coloração escura considerada hidrofílica. D) Um dos subprodutos obtidos a partir da separação do petróleo é o gás liquefeito do petróleo (GLP), formado por cadeias carbônicas com mais de 10 átomos de carbono. E) O petróleo é separado em frações de acordo com o tamanho da cadeia carbônica e, consequentemente, com a sua temperatura de ebulição; assim, o asfalto e o querosene são os primeiros subprodutos a serem obtidos na separação. 15. (MACKENZIE) O Agente Redutor Líquido Automotivo (ARLA 32) é um fluido necessário para a tecnologia SCR (Redução Catalítica Seletiva) que está presente nos veículos a diesel classificados como comerciais pesados, semipesados e ônibus fabricados a partir de 2012. O ARLA 32 não é um combustível ou um aditivo para combustível, trata-se de uma solução de ureia, CO(NH2)2, de alta pureza. O ARLA é injetado no sistema de escapamento para reduzir quimicamente as emissões de NOx (óxidos de nitrogênio) de veículos movidos a diesel. Nesse processo, ocorre a transformação do NOx em N2 por meio de reações químicas, envolvendo amônia e oxigênio.A respeito da transformação propiciada pelo ARLA, são feitas as seguintes afirmações: I. Esse processo visa à diminuição dos poluentes do ar, uma vez que substitui os óxidos de nitrogênio pelo gás nitrogênio. II. O ARLA é considerado um agente redutor, pois oxida o gás nitrogênio do ar. III. O número de oxidação do átomo de nitrogênio no gás nitrogênio é igual a zero. 40 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS Assinale A) se somente a afirmativa I for verdadeira. B) se somente a afirmativa II for verdadeira. C) se somente a afirmativa III for verdadeira. D) se somente as afirmativas I e II forem verdadeiras. E) se somente as afirmativas I e III forem verdadeiras. 16. (ENEM) Para determinar o teor de álcool na gasolina, foi feito o seguinte experimento: em um tubo graduado, foram colocados 50 mL de gasolina e, em seguida, adicionados 50 mL de água destilada. Após a agitação e o repouso, a fase aquosa apresentava um volume de 61 mL. Pode-se afirmar que A) o álcool é mais solúvel em gasolina que em água. B) o teor de álcool na gasolina analisada foi de 22%. C) a gasolina, sendo mais densa, fica sobre a água. D) o álcool presente na gasolina estava hidratado. E) o álcool é miscível em água, mas imiscível em gasolina. 41 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 17. (ENEM) O petróleo é um tipo de combustível fóssil, de origem animal e vegetal, constituído principalmente por hidrocarbonetos. Em desastres de derramamento de petróleo, vários métodos são usados para a limpeza das áreas afetadas. Um deles é a biodegradação por populações naturais de microrganismos que utilizam o petróleo como fonte de nutrientes. O quadro mostra a composição química média das células desses microrganismos. Elemento Composição média celular (%) Carbono 50 Hidrogênio 7 Nitrogênio 11 Fósforo 2 Outros 30 Para uma efetiva biodegradação, a região afetada deve ser suplementada com A) nitrogênio e fósforo. B) hidrogênio e fósforo. C) carbono e nitrogênio. D) carbono e hidrogênio. E) nitrogênio e hidrogênio. 18. O processo de dessulfurização é uma das etapas utilizadas na produção do diesel. Esse processo consiste na oxidação do enxofre presente na forma de sulfeto de hidrogênio (H2S) a enxofre elementar (sólido) que é posteriormente removido. Um método para essa extração química é o processo Claus, no qual parte do H2S é oxidada a dióxido de enxofre (SO2) e, então, esse gás é usado para oxidar o restante do H2S. Os compostos de enxofre remanescentes e as demais moléculas presentes no diesel sofrerão combustão no motor. MARQUES FILHO, J. Estudo da fase térmica do processo Claus utilizando fluidodinâmica computacional. São Paulo: USP, 2004 (adaptado) O benefício do processo Claus é que, na combustão do diesel, é minimizada a emissão de gases A) formadores de hidrocarbonetos. B) produtores de óxidos de nitrogênio. C) emissores de monóxido de carbono. D) promotores da acidificação da chuva. E) determinantes para o aumento do efeito estufa. 42 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 19. 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 ºC (ΔH0 25) do metano, do butano e do octano. Quadro com entalpias-padrão das substâncias (Foto: Reprodução/ENEM) 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 A) gasolina, GLP e gás natural. B) gás natural, gasolina e GLP. C) gasolina, gás natural e GLP. D) gás natural, GLP e gasolina. E) GLP, gás natural e gasolina. Anotações: .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 43 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 20. (UCS RS) O Pré-Sal é uma faixa que se estende ao longo de 800 quilômetros entre os Estados de Santa Catarina e do Espírito Santo, abaixo do leito do mar, e engloba três bacias sedimentares (Espírito Santo, Campos e Santos). O petróleo encontrado nessa área está a profundidades que superam os 7.000 metros, abaixo de uma extensa camada de sal que conserva sua qualidade. A meta da Petrobras é alcançar, em 2017, uma produção diária superior a um milhão de barris de óleo nas áreas em que opera. Em relação ao petróleo e aos seus derivados, assinale a alternativa correta. A) A refinação do petróleo é a separação de uma mistura complexa de hidrocarbonetos em misturas mais simples, com um menor número de componentes, denominadas frações do petróleo. Essa separação é realizada por meio de um processo físico denominado destilação simples. B) Os antidetonantes são substâncias químicas que, ao serem misturadas à gasolina, aumentam sua resistência à compressão e consequentemente o índice de octanagem. C) O craqueamento do petróleo permite transformar hidrocarbonetos aromáticos em hidrocarbonetos de cadeia normal, contendo em geral o mesmo número de átomos de carbono, por meio de aquecimento e catalisadores apropriados. D) A gasolina é composta por uma mistura de alcanos, que são substâncias químicas polares e que apresentam alta solubilidade em etanol. E) A combustão completa do butano, um dos principais constituintes do gás natural, é um exemplo de reação de oxirredução, na qual o hidrocarboneto é o agente oxidante e o gás oxigênio presente no ar atmosférico é o agente redutor. 44 PETRÓLEO E COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS GABARITO EXERCÍCIOS DE SALA 01 A 06 E 02 C 07 E 03 E 04 D 05 A EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01 B 11 C 02 A 12 B 03 D 13 D 04 A 14 E 05 E 15 B 06 C 16 B 07 E 17 A 08 C 18 A 09 C 19 D 10 D 20 B (...) E quando eu olho O mar com petróleo Eu rezo a Peixuxa que ele fisgue essa gente Peixuxa Raul Seixas Página em brancoPágina em branco Página em branco