15 - (Mackenzie SP)
O volume de ar, medido nas C.N.T.P. , necessário para a combustão completa de
de butano, é :
Dados: massa molar (
):
Considerar a composição do ar (em volume) = 20% de oxigênio e 80% de nitrogênio
a)
b)
c)
d)
e)
Dados: massa molar (
Considerar a composição do ar (em volume) = 20% de oxigênio e 80% de nitrogênio
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
O enunciado dá a reação balanceada:
Dados fornecidos e pedidos:
- Massa de butano disponível:
. - Massas molares:
, . (Usaremos isso para calcular a massa molar do butano.) - Considerar ar com
de oxigênio em volume. - Pedem: o volume de ar, medido nas C.N.T.P., necessário para a combustão completa de
de butano.
Observações que vamos usar (dados padrão): volume molar nas C.N.T.P. é.
Passo 2
Calcular a massa molar do butano
.
Explicação: a massa molar é a soma das massas atômicas de todos os átomos na fórmula molecular. Para temos 4 carbonos e 10 hidrogênios.
Explicação: a massa molar é a soma das massas atômicas de todos os átomos na fórmula molecular. Para
Passo 3
Calcular quantos mols de butano há em
.
Explicação: número de mols é massa dividida pela massa molar,
.
Explicação: número de mols
Ou seja, temos
mols de butano.
Passo 4
Usar a estequiometria da reação para achar os mols de
necessários.
Explicação: a reação mostra que 1 mol de consome
mols de
. Para converter, multiplicamos os mols de butano pelo coeficiente estequiométrico de
.
Explicação: a reação mostra que 1 mol de
Passo 5
Converter os mols de
em volume nas C.N.T.P.
Explicação: para gases ideais nas mesmas condições, 1 mol ocupa nas C.N.T.P.; logo o volume é
.
Explicação: para gases ideais nas mesmas condições, 1 mol ocupa
Isso é o volume de oxigênio puro necessário.
Passo 6
Calcular o volume de ar necessário levando em conta que o ar tem
de
em volume.
Explicação: porcentagem em volume equivale à fração molar (em mesmas condições). Se o ar tem de
, então a fração de
é
. Para obter o volume total de ar que contém
de
, dividimos:
Explicação: porcentagem em volume equivale à fração molar (em mesmas condições). Se o ar tem
Interpretação rápida: em cada
de ar há
de
; para ter
de
precisamos de
de ar.
Passo 7
Conferir unidades e escolher a alternativa correta.
Explicação: obtivemos o volume de ar nas C.N.T.P. como . Comparando com as alternativas, corresponde à letra (b).
Explicação: obtivemos o volume de ar nas C.N.T.P. como
Resposta
b)