Uma amostra de
é queimada num volume de ar suficiente para fornecero dobro da quantidade de oxigênio necessária para queimar o
completamente a
e
. Qual a composição (fração molar) da mistura gasosa, após a queima completa do etano? Assuma que toda a água presente está na fase vapor e que o ar possui
de nitrogênio,
de oxigênio e
de argônio.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem 1 mol de etano, C₂H₆, queima totalmente em ar fornecido em dobro da necessidade de oxigênio. O produto vai ser CO₂, H₂O (vapor) e sobra um tanto de O₂, junto com os gases do ar que não reagiram (N₂ e Ar).
Conteúdo: este é um problema de estequiometria de combustão e balanço de massa em mistura gasosa. Vamos precisar:
Conteúdo: este é um problema de estequiometria de combustão e balanço de massa em mistura gasosa. Vamos precisar:
- Escrever a reação balanceada de C₂H₆ com O₂.
- Calcular quantos mols de O₂ são consumidos e quantos são fornecidos (o dobro).
- Ver quantos mols de N₂ e Ar vêm junto no ar.
- Achar os mols finais de cada componente e daí as frações molares.
Passo 2
Reação estequiométrica (1 mol de C₂H₆):
Isso significa que, para queimar 1 mol de C₂H₆, precisamos de 3,5 mol de O₂.
Passo 3
Como a questão manda “o dobro” de O₂, o O₂ fornecido é:
Dos 7 mols de O₂, 3,5 mol reagem e o restante sobra:
Passo 4
O ar é 21% de O₂, 78% de N₂ e 1% de Ar (tudo em fração molar).
Se temos 7 mol de O₂ vindos do ar, o total de ar fornecido é
Se temos 7 mol de O₂ vindos do ar, o total de ar fornecido é
Então, junto com os 7 mol de O₂, vêm:
Passo 5
Agora, contabilizando tudo depois da queima:
- CO₂ formado: 2 mol
- H₂O (vapor): 3 mol
- O₂ em excesso: 3.5 mol
- N₂ que não reage: 26 mol
- Ar que não reage: 0.333 mol
Total de mols na mistura pós-queima:
Passo 6
A fração molar de cada componente é
. Calculando:
Resposta
A composição molar da mistura de saída é:
.