(Enem/2015 -PPL) O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 nêutrons. O isótopo de urânio 235U é utilizado como combustível em usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão de seu núcleo e libera uma grande quantidade de energia (2,35×1010 KJ/mol). O isótopo 235U ocorre naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7%. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando aumentar a concentração do isótopo 235U para, aproximadamente, 3% nas pastilhas. Em décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO2 (gás com massa molar igual a 44 g/mol). A queima do carvão é representada pela equação química:
C(s) + O2(g) —> CO2(g) ΔH = -400 kJ/mol
Qual é a massa de CO2, em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100 g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia?
A) 2,10
B) 7,70
C) 9,00
D) 33,0
E) 300
RESOLUÇÃO:
Determinando a massa de Urânio em 100g de pastilha:
Como a concentração de 235U é de 3%, em 100g da pastilha há 3g de 235U.
Determinando a quantidade de energia liberada pela queima de uma pastilha:
235 g 235U —— 2,35×1010 KJ
3 g 235U ————- x ⇒ x = 3 x 108 kJ
Agora, determina-se a massa de CO2 produzida quando se queima C para liberar 3×108 kJ.
Equação fornecida:
C(s) + O2(g) —> CO2(g) ΔH = -400 kJ/mol
A massa molecular do CO2 é de 44g/mol.
Então, para liberar 400 kJ, a massa de CO2 liberada é de 44 g.
Logo:
44g CO2 ————- 400 kJ
y ————————–3 x 108 kJ
y = 33 x 106 g ⇒ y = 33 toneladas
Resp.: D
VEJA TAMBÉM:
– Questão resolvida sobre estequiometria, da Fatec 2012.2