Escreva a equação química balanceada da reação que ocorre quando o etanol \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{5} \mathrm{OH} é queimado no ar. Qual a quantidade de \mathrm{CO}_{2} obtida quando 92 g de etanol queimam com excesso de oxigênio?
\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}+\mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow \mathrm{CO}_{2(\mathrm{~g})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • Escrever a equação química balanceada da combustão do etanol.
  • Calcular a quantidade de \mathrm{CO}_{2} obtida quando 92\\ \mathrm{g} de etanol queimam em excesso de oxigênio.
Informações dadas:
  • Fórmula do etanol: \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O} (já apresentada no enunciado).
  • Reação esqueleto fornecida:
\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{(\ell)}+\mathrm{O}_{2_{(g)}} \rightarrow \mathrm{CO}_{2_{(g)}}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\ell)}
  • Condição: oxigênio em excesso (logo o etanol é o reagente limitante).

Passo 2

Balanceando a equação: explicação do método (conservação de átomos)
  • Regra básica: o número de átomos de cada elemento deve ser o mesmo em reagentes e produtos.
  • Contamos átomos por elemento na fórmula geral e ajustamos coeficientes inteiros.
Contagem inicial (coeficientes 1):
  • Carbono: reagentes \,2 (em \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}), produtos \,1 por \mathrm{CO}_{2}.
  • Hidrogênio: reagentes \,6, produtos \,2 por \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
  • Oxigênio: reagentes \,1 (no etanol) + \,2\cdot(\text{coeficiente de }\mathrm{O}_2), produtos 2 por \mathrm{CO}_2 e 1 por \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Ajustes:
  1. Balancear o carbono: colocar coeficiente 2 em \mathrm{CO}_{2} para ter 2 carbonos nos produtos.
\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O} + \mathrm{O}_2 \rightarrow 2\,\mathrm{CO}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O}
Agora carbono OK.
  1. Balancear o hidrogênio: há 6 H no reagente, então precisamos de 3 moléculas de \mathrm{H}_2\mathrm{O} (cada uma tem 2 H).
\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O} + \mathrm{O}_2 \rightarrow 2\,\mathrm{CO}_2 + 3\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}
  1. Balancear o oxigênio: contar O nos produtos:
  • \mathrm{CO}_2: 2 moléculas × 2 O = 4 O
  • \mathrm{H}_2\mathrm{O}: 3 moléculas × 1 O = 3 O
    Total de O nos produtos = 4+3=7 átomos de oxigênio.
    O etanol traz 1 átomo de O, então falta 6 átomos de O que devem vir de \mathrm{O}_2. Cada \mathrm{O}_2 tem 2 átomos de O, então precisamos de 3 moléculas de \mathrm{O}_2.
Equação balanceada final:
\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{(\ell)} + 3\,\mathrm{O}_{2_{(g)}} \rightarrow 2\,\mathrm{CO}_{2_{(g)}} + 3\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\ell)}

Passo 3

Calcular as mols de etanol a partir de 92\\ \mathrm{g}: conceito de mol e massa molar
  • Definição curta: 1 mol de uma substância contém N_A partículas; na prática usamos massa molar para converter massa ↔ mols.
  • Massa molar do etanol \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}:
M(\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}) = 2\cdot M(\mathrm{C}) + 6\cdot M(\mathrm{H}) + 1\cdot M(\mathrm{O}).
Usando valores inteiros usuais: M(\mathrm{C})=12\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}, M(\mathrm{H})=1\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}, M(\mathrm{O})=16\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
M(\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}) = 2\cdot 12 + 6\cdot 1 + 16 = 24 + 6 + 16 = 46\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
Mols de etanol em 92\\ \mathrm{g}:
n(\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}) = \frac{m}{M} = \frac{92\\ \mathrm{g}}{46\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}} = 2{,}0\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Usar estequiometria para encontrar mols de \mathrm{CO}_2
  • A partir da equação balanceada, a relação molar é:
1\\ \text{mol de }\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O} \longrightarrow 2\\ \text{mol de }\mathrm{CO}_2.
Logo, para 2{,}0\\ \mathrm{mol} de etanol:
n(\mathrm{CO}_2) = 2{,}0\\ \mathrm{mol\\ C_{2}H_{6}O} \times \frac{2\\ \mathrm{mol\\ CO_2}}{1\\ \mathrm{mol\\ C_{2}H_{6}O}} = 4{,}0\\ \mathrm{mol\\ CO_2}.

Passo 5

Converter mols de \mathrm{CO}_2 em massa
  • Massa molar do \mathrm{CO}_2:
M(\mathrm{CO}_2) = M(\mathrm{C}) + 2\cdot M(\mathrm{O}) = 12 + 2\cdot 16 = 44\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}.
  • Massa de \mathrm{CO}_2 produzida:
m(\mathrm{CO}_2) = n(\mathrm{CO}_2)\cdot M(\mathrm{CO}_2) = 4{,}0\\ \mathrm{mol}\times 44\\ \mathrm{g\,mol^{-1}} = 176\\ \mathrm{g}.

Passo 6

Verificação e observação final (motivação)
  • Como o oxigênio está em excesso, o etanol é o reagente limitante e usamos suas mols para calcular o produto.
  • Resultado consistente: números arredondados simples (massa molar inteira) e relações estequiométricas diretas.

Resposta

\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\mathrm{O}_{(\ell)} + 3\,\mathrm{O}_{2_{(g)}} \rightarrow 2\,\mathrm{CO}_{2_{(g)}} + 3\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\ell)}
176\\ \mathrm{g}

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