Questão 50
ENEM 2015
(ENEM PPL - 2015)
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:
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?
2,10
7,70
9,00
33,0
300
Gabarito:
33,0
Resolução:
A concentração de U235 nas pastilhas de urânio é de 3%. Assim em 100 g de pastilha há:
mU235 = 100g x 3%
mU235 = 3g
1 mol de U235 (235g) libera 2,35x1010 kJ/mol, portanto:
235g U235 —— 2,35 x 1010 kJ
3g U235 —— x
x = 3 x 108 kJ
Pela equação dada no problema, teremos:
1 mol de CO2 ————— 44 g ————— 400 kJ liberado
mCO2 ————— 3 x 108 kJ
mCO2 = 33 x 106 g = 33 t