Qual a equação da combustão completa do butano? E do propano?

Passo 1

O que o enunciado pede: encontrar a equação química da combustão completa do butano e a equação química da combustão completa do propano.
Informações dadas e convenções que vamos usar:
  • Tomamos butano com fórmula molecular \mathrm{C_4H_{10}}.
  • Tomamos propano com fórmula molecular \mathrm{C_3H_8}.
  • “Combustão completa” significa que o hidrocarboneto reage com oxigênio molecular \mathrm{O_2} e os produtos são dióxido de carbono \mathrm{CO_2} e água \mathrm{H_2O} (nenhum monóxido de carbono ou produtos incompletos).
  • Nosso objetivo é escrever as equações químicas balanceadas (mesmo número de átomos de cada elemento em ambos os lados).

Passo 2

Como vamos balancear reações (aula rápida e prática):
  • Numa reação química balanceada, o número de átomos de cada elemento no lado dos reagentes deve ser igual ao número de átomos desse elemento no lado dos produtos.
  • Estratégia simples e prática para combustão de hidrocarbonetos:
    1. Escrevemos a forma geral: \mathrm{C_xH_y} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}.
    2. Igualamos o número de átomos de carbono: cada átomo de C vira uma molécula de \mathrm{CO_2}.
    3. Igualamos o número de átomos de hidrogênio: dois átomos de H formam uma molécula de \mathrm{H_2O}, então o número de \mathrm{H_2O} é metade do número de átomos de H.
    4. Contamos quantos átomos de oxigênio aparecem nos produtos e determinamos quantas moléculas de \mathrm{O_2} são necessárias (cada \mathrm{O_2} tem 2 átomos de O). Às vezes obtemos uma fração ( \tfrac{1}{2} etc.). Se aparecer fração, multiplicamos toda a equação por um número conveniente (normalmente 2) para ficar com coeficientes inteiros.
  • Exemplo curto: para \mathrm{C_xH_y}, com x carbonos e y hidrogênios:
    • \mathrm{CO_2} produzido: x mol
    • \mathrm{H_2O} produzido: y/2 mol
    • Átomos de oxigênio nos produtos: 2x + (y/2)
    • Moléculas de \mathrm{O_2} necessárias: \dfrac{2x + (y/2)}{2} = x + \dfrac{y}{4}

Passo 3

Balanceamento para butano ( \mathrm{C_4H_{10}}):
  1. Escrevo a reação não balanceada:
\mathrm{C_4H_{10}} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}
  1. Igualo o carbono: butano tem 4 carbonos, então produzo 4 \mathrm{CO_2}:
\mathrm{C_4H_{10}} + \mathrm{O_2} \rightarrow 4\,\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}
  1. Igualo o hidrogênio: butano tem 10 hidrogênios, cada \mathrm{H_2O} tem 2 H, então preciso de 10/2=5 \mathrm{H_2O}:
\mathrm{C_4H_{10}} + \mathrm{O_2} \rightarrow 4\,\mathrm{CO_2} + 5\,\mathrm{H_2O}
  1. Agora conto átomos de oxigênio no lado dos produtos:
    • Cada \mathrm{CO_2} tem 2 O → 4\times 2 = 8 átomos de O vindos do \mathrm{CO_2}.
    • Cada \mathrm{H_2O} tem 1 O → 5\times 1 = 5 átomos de O vindos da água.
    • Total de átomos de O nos produtos: 8+5=13.
  2. Como cada molécula de \mathrm{O_2} tem 2 átomos de O, o número de moléculas de \mathrm{O_2} necessárias é \tfrac{13}{2}. Assim a equação com coeficiente fracionário fica:
\mathrm{C_4H_{10}} + \tfrac{13}{2}\,\mathrm{O_2} \rightarrow 4\,\mathrm{CO_2} + 5\,\mathrm{H_2O}
  1. Para ter coeficientes inteiros, multiplico toda a equação por 2:
2\,\mathrm{C_4H_{10}} + 13\,\mathrm{O_2} \rightarrow 8\,\mathrm{CO_2} + 10\,\mathrm{H_2O}
Essa é a forma inteira e balanceada.

Passo 4

Balanceamento para propano ( \mathrm{C_3H_8}):
  1. Escrevo a reação não balanceada:
\mathrm{C_3H_8} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}
  1. Igualo o carbono: propano tem 3 carbonos → 3 \mathrm{CO_2}:
\mathrm{C_3H_8} + \mathrm{O_2} \rightarrow 3\,\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O}
  1. Igualo o hidrogênio: propano tem 8 H → 8/2=4 \mathrm{H_2O}:
\mathrm{C_3H_8} + \mathrm{O_2} \rightarrow 3\,\mathrm{CO_2} + 4\,\mathrm{H_2O}
  1. Conto os átomos de oxigênio nos produtos:
    • \mathrm{CO_2}: 3\times 2 = 6 átomos de O.
    • \mathrm{H_2O}: 4\times 1 = 4 átomos de O.
    • Total: 6+4 = 10 átomos de O.
  2. Moléculas de \mathrm{O_2} necessárias: 10/2 = 5. Então a equação balanceada é:
\mathrm{C_3H_8} + 5\,\mathrm{O_2} \rightarrow 3\,\mathrm{CO_2} + 4\,\mathrm{H_2O}

Passo 5

Dicas rápidas para a prova (resumo prático):
  • Primeiro ajuste C e H (normalmente fixam os coeficientes de \mathrm{CO_2} e \mathrm{H_2O} diretamente).
  • Conte os átomos de O nos produtos e divida por 2 para achar o coeficiente de \mathrm{O_2}.
  • Se der fração, multiplique tudo por 2 para ficar inteiro.
  • Faça esses passos em ordem e devagar: é improvável errar se você contabilizar cada elemento.

Resposta

2\,\mathrm{C_4H_{10}} + 13\,\mathrm{O_2} \rightarrow 8\,\mathrm{CO_2} + 10\,\mathrm{H_2O}\n
\mathrm{C_3H_8} + 5\,\mathrm{O_2} \rightarrow 3\,\mathrm{CO_2} + 4\,\mathrm{H_2O}

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