Calcule a análise do gás de combustão quando metano é queimado com uma deficiência de
de ar estequiométrico.
Passo 1
Beleza, vamos lá. O problema diz: “Calcule a análise do gás de combustão quando metano é queimado com uma deficiência de 5 % de ar estequiométrico.”
Conteúdo: reação de combustão estequiométrica, conceito de deficiência de ar e como achar a composição do gás de saída (frações molares). A gente vai precisar escrever a reação ideal, achar o ar teórico, reduzir 5 % desse ar, achar qual é o reagente limitante e, por fim, calcular quantos mols de cada produto aparecem e as frações molares.
Conteúdo: reação de combustão estequiométrica, conceito de deficiência de ar e como achar a composição do gás de saída (frações molares). A gente vai precisar escrever a reação ideal, achar o ar teórico, reduzir 5 % desse ar, achar qual é o reagente limitante e, por fim, calcular quantos mols de cada produto aparecem e as frações molares.
Passo 2
Reação estequiométrica completa (sem excesso nem falta de ar):
– Aqui 2 mol de O₂ vêm do ar e cada mol de O₂ do ar traz 3,76 mol de N₂ (número padrão para ar seco).
Passo 3
A gente precisa achar o ar teórico e depois reduzir 5 % dele:
- O₂ teórico é 2 mol para cada 1 mol de CH₄.
- Então “ar teórico” = 2 mol O₂ + 7,52 mol N₂.
- Com deficiência de 5 %, a gente fornece só 95 % disso:
Passo 4
Como há menos O₂ do que o necessário (1,90 mol < 2,00 mol), o O₂ é reagente limitante.
- Cada mol de CH₄ queimado gasta 2 mol de O₂.
- Com 1,90 mol de O₂ dá para queimar
mol de CH₄: - Isso produz:
- CH₄ restante (não queimado):
- Não sobra O₂. O N₂ do ar só passa batido, inteiro nos produtos: 7,144 mol.
Passo 5
Calcula o total de mols de produto e as frações molares
:
Resposta
A análise do gás de combustão (frações molares) é:
CO₂ ≃9,46 %, H₂O ≃18,93 %, CH₄ ≃0,50 %, N₂ ≃71,16 %, O₂ = 0 %.
CO₂ ≃9,46 %, H₂O ≃18,93 %, CH₄ ≃0,50 %, N₂ ≃71,16 %, O₂ = 0 %.