Vamos analisar a questão baseada em transformações químicas e energia, especificamente reações termoquímicas. Aqui, estamos lidando com a combustão completa do metano, que é um exemplo clássico de uma reação exotérmica, ou seja, que libera energia na forma de calor.

Alternativa correta: D - A variação de entalpia dobra ao se duplicar a quantidade de metano na combustão completa.

Vamos entender por que essa é a alternativa correta:

Quando falamos de entalpia (ΔH), estamos nos referindo ao calor liberado ou absorvido durante uma reação química a pressão constante. No caso da combustão do metano, temos um ΔH = -890,4 kJ, indicando que essa quantidade de energia é liberada quando 1 mol de metano é completamente queimado.

Se a quantidade de metano (CH₄) for duplicada, segundo as leis da estequiometria, a quantidade de reagente e produto também dobra, o que faz com que o ΔH total também dobre. Portanto, em vez de -890,4 kJ, seriam liberados -1780,8 kJ.

Essa relação é linear e baseada no princípio de que a energia liberada é proporcional à quantidade de reagente consumido, que é uma característica fundamental das reações químicas.

Análise das alternativas incorretas:

A - O metano está em excesso.

Não há informação no enunciado que defina uma quantidade específica de metano em relação ao oxigênio que justifique que o metano esteja em excesso. A equação está balanceada mostrando a proporção correta dos reagentes para uma combustão completa.

B - Dióxido de carbono e a água exercem a mesma pressão no reator após a reação se processar completamente.

Essa afirmação não é garantida apenas com base na equação química, pois a pressão dos gases (como o CO₂) dependeria das condições de temperatura, volume e quantidade de substância, enquanto a água está no estado líquido.

C - A reação é endotérmica.

Está incorreto, pois a reação é exotérmica, como indicado pelo ΔH negativo, que significa liberação de calor.

E - A reação inversa, ou seja, CO₂ (g) e H₂O(l) formando CH₄ (g) e O₂ (g), produz mais calor que a reação na direção original da equação.

Na verdade, a reação inversa seria endotérmica e requereria a mesma quantidade de energia que a combustão libera, tornando esta afirmação incorreta.

A compreensão desses conceitos é essencial para interpretar corretamente as reações termoquímicas. Recomendo sempre verificar o sinal do ΔH e lembrar que ele indica se a reação é exotérmica ou endotérmica.

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1 mol de CH4 está para - 890,44 kJ

N mol e CH esta para N x (-890,4) kJ

Essa relação é diretamente proporcional. Portanto letra "d".