(Felder, p. 193, q. 95) Uma mistura de propano e butano é queimada com oxigênio puro. Os produtos da combustão contêm
molar
. Depois que toda a água é removida dos produtos, o gás residual contém
molar
e o resto de
.
a) Qual é a percentagem molar de propano no combustível? R :
.
b) Parece agora que a mistura combustível pode conter não apenas propano e butano, mas também outros hidrocarbonetos. Tudo o que se sabe é que não há oxigênio no combustível. Use balanços atômicos para calcular a composição elementar do combustível a partir da análise dada dos produtos de combustão. Prove que a sua solução é consistente com a da parte a). R: Composição elementar (base molar)
.
a) Qual é a percentagem molar de propano no combustível? R :
b) Parece agora que a mistura combustível pode conter não apenas propano e butano, mas também outros hidrocarbonetos. Tudo o que se sabe é que não há oxigênio no combustível. Use balanços atômicos para calcular a composição elementar do combustível a partir da análise dada dos produtos de combustão. Prove que a sua solução é consistente com a da parte a). R: Composição elementar (base molar)
Passo 1
Resumindo, temos uma mistura de propano
e butano
que é queimada com
em excesso. Nos produtos mol-por-mol de combustível há:
– molar de
(base “úmida”).
– Após remover a água, o gás residual contém molar de
e o resto
.
Na parte (a) queremos a fração molar de propano; na parte (b) supondo agora um combustível genérico , usar balanços atômicos para achar a composição elementar (C e H) e checar consistência com (a).
–
– Após remover a água, o gás residual contém
Na parte (a) queremos a fração molar de propano; na parte (b) supondo agora um combustível genérico
Passo 2
Escrevemos as estequiometrias de cada componente:
Logo, se queimar
mol de propano gera
mol de
e
mol de
;
mol de butano gera
mol de
e
mol de
.
Passo 3
Definimos:
– fração molar de propano no combustível, logo
de butano.
– mol de
alimentado por mol de combustível.
Então, por mol de combustível:
–
–
Então, por mol de combustível:
Passo 4
Pela análise “seca” vale
Passo 5
Pela análise “úmida” (incluindo
) vale
Substituindo
,
e
:
Fazendo as contas, obtém-se
ou seja
de propano.
Passo 6
Concluímos a parte (a): a fração molar de propano no combustível é
.
Passo 7
Para a parte (b), supomos agora um combustível genérico
. A combustão ideal (excesso de
) produz por mol de combustível:
Passo 8
Repetimos a análise dos produtos: seja
o total de
(seca). Então
e pela fração “úmida”
Passo 9
Identificando agora
e
, temos
Passo 10
A composição elementar (base molar de átomos) é
Isso coincide com a parte (a), pois a mistura
/
dá exatamente este balanço C–H.
Resposta
(a) Fração molar de propano
.
(b) Composição elementar (base atômica): ,
.
(b) Composição elementar (base atômica):