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:
20% de ar em excesso e 100% de conversão de butano

Passo 1

O enunciado diz que a gente queima 1 mol de butano (C₄H₁₀) com ar, não forma CO e tem 20 % de excesso de ar, com 100 % de conversão do butano.
Matéria: estequiometria de reação (balanço de massa) e conceito de excesso de ar.
O que vamos precisar:
  1. Balancear a reação de combustão ideal do butano.
  2. Saber que “ar” = O₂ + 3,76 N₂ (molar).
  3. Calcular O₂ e N₂ em excesso.
  4. Calcular frações molares dos produtos.

Passo 2

Primeiro, a reação de combustão ideal (sem excesso) do butano é:
ceC4H10 + a,O2 -> 4CO2 + 5H2O
Para achar ceC4H10 + 6,5 O2 -> 4 CO2 + 5 H2O , igualamos átomos de O:
• Produtos têm átomos de O
• Isso dá mol de O₂
Logo a reação balanceada é

Passo 3

Ar estequiométrico (1 mol C₄H₁₀) = 6,5 mol O₂ + 6,5×3,76 mol N₂ = 6,5 mol O₂ + 24,44 mol N₂.
Com 20 % de excesso, fornecemos 1,2× essas quantidades:
• O₂ fornecido = 1,2×6,5 = 7,8 mol
• N₂ fornecido = 1,2×24,44 = 29,328 mol

Passo 4

100 % de conversão do butano gera:
• CO₂ = 4 mol
• H₂O = 5 mol
O₂ remanescente = 7,8 − 6,5 = 1,3 mol
N₂ não reage = 29,328 mol

Passo 5

Total de mols de gás = 4 + 5 + 1,3 + 29,328 = 39,628 mol
As frações molares são:
yrm CO2 = 439,628approx0,101, yrm H2O = 539,628approx0,126,
yrm O2 = 1,339,628approx0,033, yrm N2 = 29,32839,628approx0,740

Resposta

y_CO2≈0,101; y_H2O≈0,126; y_O2≈0,033; y_N2≈0,740.

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