Um certo tipo de carvão contém 2,0 \% por massa de enxofre.
a) Que massa de dióxido de enxofre será produzido pela queima de 100 gramas deste carvão?
b) Que volume de \mathrm{SO}_{2} a 25 C e 1 atm será produzido?
c) Se 1000 litros de ar são utilizados para queimar o carvão, qual será a concentração de \mathrm{SO}_{2} no gás de chaminé em ppm?

Passo 1

O enunciado diz que um carvão tem 2,0\% em massa de enxofre e pede:
– (a) a massa de \mathrm{SO}_2 produzida pela queima de 100,g desse carvão;
– (b) o volume de \mathrm{SO}_2 gerado a 25\,^\circ\text{C} e 1,atm;
– (c) a concentração desse \mathrm{SO}_2 em ppm se forem usados 1000,L de ar (ou seja, volume de \mathrm{SO}_2 misturado a 1000,L de gás).
Conteúdos necessários: estequiometria simples, lei dos gases ideais e definição de ppm em base de volume.

Passo 2

Calcular a massa de \mathrm{SO}_2 a partir da massa de enxofre:
A massa de enxofre em 100,g de carvão é
m_S = 100\,\text{g}\times\frac{2,0}{100} = 2{,}0\,\text{g}.
A reação de combustão é
\text{S} + \text{O}_2 \to \text{SO}_2
ou seja, 1 mol de S gera 1 mol de \mathrm{SO}_2. Logo,
m_{\mathrm{SO}_2} = m_S \times \frac{M_{\mathrm{SO}_2}}{M_S} = 2{,}0 \times \frac{64{,}07}{32{,}06} \approx 4{,}00\,\text{g}.

Passo 3

Determinar o volume de \mathrm{SO}_2 a 25\,^\circ\text{C} e 1,atm pelo gás ideal:
n = \frac{m_{\mathrm{SO}_2}}{M_{\mathrm{SO}_2}} = \frac{4{,}00}{64{,}07} \approx 0{,}0624\;\text{mol},
V = nRT = 0{,}0624 \times 0{,}08206 \times (25 + 273{,}15) \approx 1{,}53\;\text{L}.

Passo 4

Calcular a concentração em ppm (parte por milhão, em base de volume):
\text{ppm} = \frac{V_{\mathrm{SO}_2}}{V_{\text{total}}}\times10^6 \quad\text{com}\quad V_{\text{total}}\approx 1000{,}0 + 1{,}53\approx1001{,}53\;\text{L}.
Logo
\text{ppm} \approx \frac{1{,}53}{1001{,}53}\times10^6 \approx 1{,}53\times10^3\;\text{ppm}.

Resposta

(a) 4{,}00,g de \mathrm{SO}_2
(b) 1{,}53,L de \mathrm{SO}_2 a 25\,^\circ\text{C} e 1,atm
(c) 1{,}53\times10^3,ppm de \mathrm{SO}_2 no gás de chaminé

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