Determine as pressões parciais de cada componente da reação do etileno com o ar, segundo a equação abaixo:
Dado:
de
.
Passo 1
O enunciado dá duas reações gasosas envolvendo
mol de etileno
e pede as pressões parciais de cada componente quando o etileno reage com o ar. As informações relevantes que vou usar (e que o enunciado não especificou, mas são convencionais e necessárias) são:
Dado adicional usado:
mol de
(isto é, todo o etileno disponível é
mol). Vou também usar a composição típica do ar seco por volume (e por mol):
=
e
=
. Dessa composição obtemos a razão molar entre
e
no ar:
Observação: o enunciado não fornece pressão total, volume ou temperatura, nem diz se a água permanece gasosa; portanto vou expressar as pressões parciais em função da pressão total
(aplicável se assumirmos gás ideal e que a água permanece no estado gasoso). Vou calcular separadamente para cada uma das duas reações.]
Passo 2
Princípio físico que usamos (aula rápida e prática):
- Lei de Dalton (pressão parcial): a pressão total
de uma mistura gasosa ideal é soma das pressões parciais de cada componente. - Relação entre pressão parcial e número de mols (gás ideal): se todos os gases ocupam o mesmo volume
e estão à mesma temperatura , então
e a pressão total é
onde
. Dividindo as duas expressões obtemos a fórmula prática usada em problemas de prova:
ou seja, a pressão parcial é a fração molar
multiplicada pela pressão total
. Vou usar essa fórmula: calcular
para cada espécie, somar para obter
, obter
e então
.
Passo 3
Cálculo para a Reação 1 (
), com
mol de
.
-
Estoiquiometria: para
mol de é necessária mol de . -
Mols de
que vêm com esse do ar (usando razão ):
- Depois da reação (assumindo conversão completa do etileno e consumo total do
fornecido):
- Produto formado:
. -
permanece inerte: . - Não sobra
nem (consumidos).
- Número total de mols na mistura gasosa:
- Frações molares:
- Pressões parciais (usando
):
(Se quiser valores numéricos para pressão total
:
e
.)
Passo 4
Cálculo para a Reação 2 (combustão:
), com
mol de
.
-
Estoiquiometria: para
mol de são necessários mol de . -
Mols de
que vêm com esse do ar:
- Depois da reação (conversão completa, supondo
em fase gasosa):
- Produtos:
, . -
inerte: .
- Número total de mols:
- Frações molares:
- Pressões parciais:
(Se
:
,
,
.)
Passo 5
Resumo das principais suposições que fiz (importante na prova):
- Usei composição do ar seco como
e (razão ). - Assumi conversão completa segundo cada equação separately (não misturei as duas reações).
- Assumi comportamento de gás ideal e que a água permanece no estado gasoso (se condensar, as frações molares e pressões parciais na fase gasosa mudam porque a água deixa de contribuir para
). - Como não foi dada pressão total, deixei as pressões parciais em função de
; se for conhecido (por exemplo ), basta multiplicar pelas frações numéricas dadas.
Resposta
Reação 1 (
):
Reação 2 (
):