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:
de ar em excesso e
de conversão de butano
Passo 1
Beleza, o exercício fala de queimar butano (C₄H₁₀) com ar, sem formar CO, e quer a composição molar dos gases de saída quando há 20 % de excesso de ar e só 90 % do butano reage. Isso é estequiometria de combustão + conceito de conversão + ar em excesso + inertes (N₂). Vamos precisar:
- Equação estequiométrica da combustão completa;
- Definição de “excesso de ar” e “conversão”;
- Contar moles de cada espécie e daí achar fração molar.
Passo 2
Escrevendo a reação completa (base 1 kmol de butano) com ar idealizado (O₂ + 3,76 N₂):
Com ar: cada mol de O₂ vem com 3,76 mol de N₂, então ar estequiométrico = 6,5 O₂ + 6,5·3,76 N₂.
Passo 3
Agora, 20 % de excesso de ar significa que eu mando 1,2× o O₂ estequiométrico:
– O₂ fornecido = 6,5·1,2 = 7,8 kmol
– N₂ associado = 7,8·3,76 = 29,328 kmol
E só 90 % do butano reage, ou seja:
– Butano reagido = 0,9 kmol (restam 0,1 não convertido)
– O₂ fornecido = 6,5·1,2 = 7,8 kmol
– N₂ associado = 7,8·3,76 = 29,328 kmol
E só 90 % do butano reage, ou seja:
– Butano reagido = 0,9 kmol (restam 0,1 não convertido)
Passo 4
Calcular produtos e sobrantes:
- CO₂ formado = 4×(butano reagido) = 4·0,9 = 3,6 kmol
- H₂O formado = 5×0,9 = 4,5 kmol
- O₂ consumido estequiométrico = 6,5·0,9 = 5,85 kmol
– sobra O₂ = fornecido – consumido = 7,8 – 5,85 = 1,95 kmol - N₂ é inerte, toda a entrada sai = 29,328 kmol
- Butano não reagido = 0,1 kmol
Passo 5
Total de mols nos produtos =
Frações molares
:
Resposta
A composição molar dos gases de exaustão é, aproximadamente: