Exercícios Resolvidos de Composição dos Combustíveis

Ver Teoria

Enunciado

3   k m o l de uma mistura de gás natural com uma análise molar de 70 % de C H 4 e 30 % de C O 2 é queimada completamente com ar seco. Essa queima gera gás carbônico C O 2 , vapor d’água H 2 O e nitrogênio N 2 . Determine as massas de gás carbônico e vapor d’água produzidas por essa combustão.

Passo 1

Oi, gente, tudo bem? Bora partir direto para o que nos interessa?

O enunciado quer que a gente encontre o valor da massa de H 2 O m H 2 O e da massa de C O 2 m C O 2 . Pra isso, temos, primeiro, que escrever a equação química da reação de combustão do enunciado. O enunciado diz que a   k m o l de C H 4 e b k m o l de C O 2 reagem com c   k m o l de O 2 e d   k m o l de N 2 , formando e   k m o l de C O 2 , f   k m o l de H 2 O e g   k m o l de N 2 .

a   C H 4 + b   C O 2 + c   O 2 + d   N 2 ⟶ e   C O 2 + f   H 2 O + g   N 2

Para acharmos m H 2 O e m C O 2 , precisamos encontrar e e f . e e f , são determinados através do balanço da equação química que começaremos a fazer no próximo passo.

Passo 2

O primeiro passo para fazer o balanço de uma equação com combustível misturado é determinar a quantidade a de k m o l de C H 4 e a quantidade b de k m o l de C O 2 presentes dentro dos 3   k m o l da mistura combustível. Calculamos a , multiplicando os 3   k m o l de combustível pela porcentagem molar de C H 4 70 % que existe no combustível.

a = 70 100 × 3 = 2,1   k m o l

Achamos a quantidade b de k m o l de C O 2 no combustível, usano o mesmo método: multiplicamos os 3   k m o l da mistura pelos 30   % de C O 2 que existem nela!

b = 30 100 × 3 = 0,9   k m o l

Substituindo essas informações na equação química de combustão, encontramos a seguinte reação.

2,1   C H 4 + 0,9   C O 2 + c   O 2 + d   N 2 ⟶ e   C O 2 + f   H 2 O + g   N 2

Com essa equação química já somos capazes de achar e e f e partir pro cálculo de m H 2 O e m C O 2 !

Passo 3

Determinamos o coeficiente estequiométrico e , fazendo o balanço do carbono C . Para a quantidade de C ficar balanceada, os e   k m o l de C presentes nos produtos precisam ser iguais aos 2,1   k m o l de C presentes em C H 4 mais 0,9   k m o l de C presentes no C O 2 dos reagentes.

e = 2,1 + 0,9 = 3   k m o l

Para achar f , precisamos fazer o balanço de hidrogênio H . Para a quantidade de H ficar balanceada, os 2 f   k m o l de H presentes nos produtos precisam ser iguais aos 2,1 × 4   k m o l de H presentes em C H 4 nos reagentes.

2 f = 2,1 × 4

f = 4,2   k m o l

Pra achar m H 2 O , temos que multiplicar o valor da massa molar da água M H 2 O = 18,015   k g / k m o l pela quantidade f de k m o l de H 2 O produzida pela combustão. Logo:

m H 2 O = f M H 2 O

m H 2 O = 4,2 × 18,015 = 75,663   k g

Pra achar m C O 2 , usamos o mesmo método. Multiplicamos a massa molar M C O 2 = 44,01   k g / k m o l de C O 2 pela quantidade e de k m o l de C O 2 .

m C O 2 = e M C O 2

m C O 2 = 3 × 44,01 = 132 , 03   k g

Uhuuuul achamos as massas que o enunciado pediu! Mandamos muito!

Resposta

m H 2 O = 75,663   k g

m C O 2 = 132 , 03   k g

Exercícios de Livros Relacionados

14.25 O gás natural B da Tab. 14.2 é queimado com 20 % de excesso de ar. Determine a composição dos produtos de combustão.
14.22 Um certo óleo combustível apresenta composição C 10 H 22 . Admitindo que o excesso de ar utilizado na reação é igual a 150 % , determine a composição dos produtos de combustão.