1. Um carvão betuminoso foi analisado como se segue: exatamente 2,5000 \mathrm{~g} foram colocados num cadinho de sílica. Após a secagem a 110^{\circ} \mathrm{C} durante uma hora, a amostra seca pesou 2,3140 \mathrm{~g}. O cadinho foi então coberto com uma tampa ventilada e aquecido fortemente até que todo material volátil fosse eliminado. O coque residual pesou 1,5280 \mathrm{~g}. O cadinho foi então aquecido sem a tampa até que todo o coque fosse queimado e as cinzas que restam pesaram 0,2450 \mathrm{~g}. Quais são as porcentagens de umidade, matéria volátil, carvão fixo e cinzas nesta amostra?

Passo 1

O enunciado descreve uma análise próxima de um carvão, na qual medimos quatro frações em porcentagem sobre a massa inicial 2,5000\\ \mathrm g:
  1. Umidade: perda de massa ao secar a 110^\circ\mathrm C.
  2. Matéria volátil: perda de massa ao aquecer fortemente com tampa.
  3. Cinzas: massa residual após queima completa do coque (sem tampa).
  4. Carvão fixo: tudo que sobra entre a matéria volátil e as cinzas (diferença ou por complemento a 100 %).

Passo 2

Calcular a umidade:
Massa de água perdida = massa inicial – massa após secagem
m_{\mathrm{H_2O}} = 2,5000 - 2,3140 = 0,1860\\ \mathrm g
Porcentagem de umidade sobre a amostra inicial:
\%\mathrm{H_2O} = \frac{0,1860}{2,5000}\times 100 = 7,44\%

Passo 3

Calcular a matéria volátil:
Massa de voláteis perdida = massa seca – massa do coque
m_{\mathrm{vol}} = 2,3140 - 1,5280 = 0,7860\\ \mathrm g
Porcentagem de matéria volátil sobre a amostra inicial:
\%\mathrm{Voláteis} = \frac{0,7860}{2,5000}\times 100 = 31,44\%á

Passo 4

Calcular as cinzas:
Massa de cinzas = massa final após queima completa
m_{\mathrm{cinzas}} = 0,2450\\ \mathrm g
Porcentagem de cinzas sobre a amostra inicial:
\%\mathrm{Cinzas} = \frac{0,2450}{2,5000}\times 100 = 9,80\%

Passo 5

Calcular o carvão fixo por diferença (ou pelo próprio coque menos cinzas):
Massa de carbono fixo = massa do coque – massa de cinzas
m_{\mathrm{C\,fixo}} = 1,5280 - 0,2450 = 1,2830\\ \mathrm g
Porcentagem de carvão fixo sobre a amostra inicial:
\%\mathrm{C\,fixo} = \frac{1,2830}{2,5000}\times 100 = 51,32\%

Resposta

Umidade: 7,44 %
Matéria volátil: 31,44 %
Carvão fixo: 51,32 %
Cinzas: 9,80 %

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