A combustão completa do octano,
, componente da gasolina, ocorre como a seguir:
Quantos gramas de
são necessários para queimar
de octano?
Passo 1
O enunciado dá a reação de combustão completa do octano e pergunta quantos gramas de
são necessários para queimar
de octano. Informações relevantes fornecidas:
- Massa de octano dada:
. - Precisamos encontrar: massa de
necessária (em gramas).
Nenhuma outra informação numérica foi dada explicitamente no enunciado (vou usar massas atômicas padrão:, , ).
Passo 2
Balancear a equação química (contagem de átomos):
- Carbono: octano tem 8 átomos de C, então teremos 8
. - Hidrogênio: octano tem 18 H, então teremos 9
(porque cada água tem 2 H).
Agora contar oxigênios nos produtos: cadatem 2 O e cada tem 1 O, então total de átomos de O nos produtos é
Como
tem 2 átomos de O por molécula, o número de
necessário é
. A equação balanceada (com coeficiente fracionário) fica:
Observação: coeficiente fracionário é aceitável para fazer proporções estequiométricas; se preferir, pode multiplicar tudo por 2 para obter inteiros.
Passo 3
Explicar a ideia estequiométrica usada na solução:
- Coeficientes na equação balanceada dão a relação molar entre reagentes e produtos.
- Se eu tenho
mols de octano, a quantidade de mols de exigida é vezes . - Para converter massa em mols e vice-versa usamos a definição de mol:
Vou aplicar isso passo a passo.
Passo 4
Calcular a massa molar do octano
.
Fórmula: soma das massas atômicas multiplicadas pelo número de átomos de cada elemento.
Fórmula: soma das massas atômicas multiplicadas pelo número de átomos de cada elemento.
Substituindo os valores padrão:
Calculemos:
Passo 5
Calcular o número de mols de octano presentes em
:
Usamos .
Usamos
Fazendo a divisão:
(Arredondei aqui mantendo mais casas intermediárias para não perder precisão; no final faremos arredondamento apropriado.)
Passo 6
Usar a razão estequiométrica para obter mols de
:
Da equação balanceada, para cada 1 mol de octano são necessários mols de
. Logo
Da equação balanceada, para cada 1 mol de octano são necessários
Substituindo:
Passo 7
Calcular a massa molar do
:
Cada átomo de O tem massa , então
Cada átomo de O tem massa
Passo 8
Converter os mols de
em massa:
Substituindo os valores:
Agora ajustar o arredondamento final. A massa dada de octano
tem três algarismos significativos, então devemos dar a resposta com três algarismos significativos:
.
Passo 9
Checagem rápida de consistência:
- A ordem de grandeza é plausível (queimar alguns gramas de combustível requer dezenas de gramas de oxigênio — lembra que O2 contribui com massa).
- Unidades conferem: começamos em g → mol → g, e o resultado está em g como pedido.