Quando o etano,
, queima em oxigênio, os produtos são dióxido de carbono e água. Se
de etano é queimado em 4,3 L de oxigênio, quantos litros de dióxido de carbono e vapor de água são formados, se todos os volumes são medidos a
de pressão?
Passo 1
O enunciado dá a combustão do etano em oxigênio e pede os volumes de dióxido de carbono e vapor d’água formados quando os volumes são medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão. Informações fornecidas:
- Volume de etano:
. - Volume de oxigênio:
. - Todos os volumes medidos a
e (mesmas T e P para reagentes e produtos). - Produtos esperados: dióxido de carbono e água (vapor).
Pergunta: quais volumes (em litros) dee de são formados?
Passo 2
Escrevemos e balanceamos a reação de combustão do etano. Começando pela reação geral:
Balanceando carbono: o etano tem 2 átomos de C, então precisamos de 2
:
Balanceando hidrogênio: etano tem 6 H, então precisamos de 3
:
Agora balanceamos oxigênio: produtos têm
átomos de O, ou seja
moléculas de
. A equação balanceada (com fração) é:
Se preferirmos coeficientes inteiros multiplicamos tudo por 2:
Passo 3
Conceito físico importante (aula rápida): a Lei de Avogadro / comportamento dos gases ideais diz que volumes de gases, medidos à mesma temperatura e pressão, são proporcionais ao número de mols (isto é, volumes proporcionais aos coeficientes estequiométricos da reação gasosa). Assim podemos trabalhar diretamente com volumes como se fossem “mols relativos” quando T e P são iguais para todos os gases envolvidos.
Da equação com coeficiente fracionário tiramos a relação entre volumes:
- Para cada
volume de são necessários volumes de (pois ). - Para cada
volume de formam-se volumes de . - Para cada
volume de formam-se volumes de .
Essas razões valem diretamente para volumes nas mesmas T e P.
Passo 4
Determinar o reagente limitante usando as razões de volumes.
Quantidade de
necessária para consumir todo o etano (
) disponível:
Mas temos apenas
de
. Como
, o
é o reagente limitante — ou seja, todo o oxigênio será consumido antes do etano acabar. Portanto devemos calcular produtos com base no volume disponível de
.
Volume de etano que será efetivamente consumido (a partir do
disponível), usando a razão
por
:
Isto é menor que
, confirmando que sobra etano.
Passo 5
Calcular os volumes de produtos formados a partir do
disponível, usando as razões entre
e os produtos diretamente (pois T e P iguais).
Relações usando
como base (da equação):
→
e
.
Volume de
formado:
Volume de
(vapor) formado:
Expliquei os cálculos passo a passo para você poder refazer na prova: multiplica o volume do limitante pela razão produto/limitante extraída dos coeficientes estequiométricos.
Passo 6
Arredondamento / algarismos significativos: os dados fornecidos têm, no mínimo,
algarismos significativos (o volume de
é
com dois algarismos). Por isso, é razoável apresentar o resultado com
algarismos significativos. Arredondando:
-
. -
.
Se você quiser os valores não arredondados (mais exatos) para conferência, são
e
, respectivamente.