O butano, \mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10}, queima no oxigênio do ar dando \mathrm{CO}_{2} e água. (a) Escreva a reação química balanceada e (b) Qual a quantidade em mols de dióxido de carbono produzido na queima de 0,15 \mathrm{~mol} de \mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10}.

Passo 1

O enunciado trata da combustão do butano \mathrm{C}_4\mathrm{H}_{10} em oxigênio, produzindo dióxido de carbono e água. O conteúdo envolve balancear uma reação química (conservação de átomos) e depois usar a razão molar da equação balanceada para calcular quantos mols de \mathrm{CO}_2 saem quando queimamos 0,15 mol de butano.

Passo 2

Escrevemos a equação genérica com coeficientes desconhecidos:
a\,\mathrm{C}_4\mathrm{H}_{10} + b\,\mathrm{O}_2 \to c\,\mathrm{CO}_2 + d\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}
Balanceando átomos de carbono:
4a = c
Balanceando átomos de hidrogênio:
10a = 2d \;\Longrightarrow\; d = 5a
Balanceando oxigênio (contando átomos):
2b = 2c + d
Tomando a=1 temos c=4 e d=5, então
2b = 2\cdot 4 + 5 = 13 \;\Longrightarrow\; b = \tfrac{13}{2}
Para evitar frações, multiplicamos toda a equação por 2 e obtemos a forma inteira:
2\,\mathrm{C}_4\mathrm{H}_{10} + 13\,\mathrm{O}_2 \longrightarrow 8\,\mathrm{CO}_2 + 10\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}

Passo 3

Da equação balanceada vemos que 2 mol de \mathrm{C}_4\mathrm{H}_{10} produzem 8 mol de \mathrm{CO}_2. Logo, a razão molar é
\frac{n_{\mathrm{CO}_2}}{n_{\mathrm{C}_4\mathrm{H}_{10}}} = \frac{8}{2} = 4.

Passo 4

Se 1 mol de butano gera 4 mol de \mathrm{CO}_2, então 0,15 mol de butano gera
n_{\mathrm{CO}_2} = 4 \times 0,15 = 0,60\;\text{mol}.

Resposta

(a)
2\,\mathrm{C}_4\mathrm{H}_{10} + 13\,\mathrm{O}_2 \longrightarrow 8\,\mathrm{CO}_2 + 10\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}
(b) 0,60 mol de \mathrm{CO}_2.

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