Butano é queimado com ar. Não há formação de CO nos produtos de combustão. Calcule a composição molar do produto gasoso para cada um dos três casos seguintes:
é fornecido ar teórico e 100% de conversão de butano

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra gente queimar butano (C₄H₁₀) com ar teórico, sem gerar CO, e com 100% de conversão do butano. Isso é um problema de estequiometria de combustão: vamos precisar balancear a reação, calcular quanto de ar entra e quais produtos saem, e no final achar a fração molar de cada componente no gás de saída.

Passo 2

Balanceando a reação de combustão completa do butano com oxigênio:
C4H10 + a,O2 b,CO2 + c,H2O
– Cada carbono vira CO₂, então b = 4.
– Cada 10 hidrogênios formam 5 H₂O, então c = 5.
Agora conta os átomos de O no produto:
– CO₂ tem 4times2=8 átomos de O
– H₂O tem 5times1=5 átomos de O
Total de átomos de O = 8+5 = 13, ou seja, 6,5 moléculas de O₂.
Logo a reação balanceada é:
C4H10 + 6,5,O2 4,CO2 + 5,H2O

Passo 3

Como o ar é teórico, usamos exatamente a quantidade de O₂ requisitada. No ar seco típico tem 3,76 mol de N₂ para cada 1 mol de O₂.
Então a quantidade de nitrogênio que entra junto é
6,5 times 3,76 = 24,44;mol;N2
A reação completa com ar fica:
C4H10 + 6,5l(O2 + 3,76,N2r) 4,CO2 + 5,H2O + 24,44,N2

Passo 4

Agora conta quantos mols de produto a gente tem por 1 mol de butano:
– CO₂: 4 mol
– H₂O: 5 mol
– N₂: 24,44 mol
Total de mols de gás = 4 + 5 + 24,44 = 33,44 mol

Passo 5

Fração molar de cada componente é mol componente dividido pelo total:
yCO2=433,44approx0,1196
yH2O=533,44approx0,1496
yN2=24,4433,44approx0,731
Não sobra O₂ porque foi ar teórico.

Resposta

Fração molar no gás de exaustão (ar teórico, 100% de conversão):
y_CO₂ ≈ 0,1196
y_H₂O ≈ 0,1496
y_N₂ ≈ 0,7310

Exercícios relacionados