Álcool etílico
é queimado com
de excesso de ar seco. Calcule as frações molares dos produtos formados e dos reagentes e determine a massa de água e de oxigênio contido nos produtos por unidade de massa de combustível queimado. Calcule também a razão ar/combustível.
Passo 1
Resumo do enunciado: Queimamos álcool etílico
com 70 % de excesso de ar seco. Precisamos calcular as frações molares de reagentes e produtos, a massa de água e de oxigênio nos produtos por massa de combustível queimado e a razão ar/combustível.
Conteúdo: estequiometria de combustão, excesso de ar, composição do ar (21 % + 79 %
em mol). Vamos usar:
Conteúdo: estequiometria de combustão, excesso de ar, composição do ar (21 %
- Equação balanceada da combustão estequiométrica,
- Ajuste para 70 % excesso de ar
- Cálculo de mols de entrada e saída
- Frações molares e massas.
Passo 2
Equação estequiométrica pura (sem excesso):
Aqui vemos que 1 mol de etanol precisa de 3 mol de
.
Passo 3
Como temos 70 % de excesso de ar, fornecemos 1{,}7 vezes o
teórico:
Esse ar traz também N₂ na proporção 79/21 ≃ 3,76 mol N₂ para cada mol O₂:
Passo 4
Agora escrevemos a reação com excesso de ar:
O oxigênio em excesso nos produtos é
mol.
Passo 5
Total de mols na entrada:
Total de mols na saída:
Frações molares dos reagentes:
Frações molares dos produtos:
Passo 6
Massa de
e de
nos produtos por mol de combustível (1 mol
= 46 g):
- Água:
mol × 18 g/mol = 54 g - Oxigênio:
mol × 32 g/mol = 67{,}2 g
Logo, por grama de combustível:
Passo 7
Razão ar/combustível em massa:
Massa do ar = massa de 5,1 mol O₂ + 19,176 mol N₂
Massa do ar = massa de 5,1 mol O₂ + 19,176 mol N₂
Total ar = 700,1 g por 46 g de combustível ⇒
ou seja 15,22 kg de ar por kg de combustível.
Resposta
- Frações molares reagentes:
x₁(C₂H₅OH)=1/25,276; x₁(O₂)=5,1/25,276; x₁(N₂)=19,176/25,276 - Frações molares produtos:
y(CO₂)=2/26,276; y(H₂O)=3/26,276; y(O₂)=2,1/26,276; y(N₂)=19,176/26,276 - Massa de água nos produtos: 1,174 g H₂O por g combustível
- Massa de oxigênio nos produtos: 1,461 g O₂ por g combustível
- Razão ar/combustível (m/m): 15,22 kg ar / kg combustível