Quando um hidrocarboneto sofre combustão ao ar, qual reagente além do hidrocarboneto está envolvido na reação? Quais produtos são formados? Escreva a equação química balanceada para a combustão do benzeno, \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{6}(l), ao ar.

Passo 1

O enunciado pede três coisas claras: (1) identificar qual reagente, além do hidrocarboneto, participa da combustão ao ar; (2) dizer quais produtos são formados na combustão completa; (3) escrever a equação química balanceada para a combustão do benzeno \mathrm{C_{6}H_{6}}(l) ao ar.
Informações dadas: temos o hidrocarboneto \mathrm{C_{6}H_{6}}(l) (benzeno) e a reação ocorre “ao ar”.

Passo 2

O que significa “combustão ao ar” (explicação didática):
  • Combustão é uma reação química onde um combustível (aqui o hidrocarboneto) reage com um oxidante, liberando energia.
  • No ar, o oxidante principal é o oxigénio molecular, cuja fórmula é \mathrm{O_2}. Então, além do hidrocarboneto, o reagente essencial é \mathrm{O_2}.
  • Observação: o ar também contém \mathrm{N_2} que geralmente é um componente inerte da mistura (não participa da combustão em condições normais), embora em altas temperaturas possam formar óxidos de nitrogênio ( \mathrm{NO_x}). Para a combustão “completa” ideal consideramos apenas \mathrm{O_2} como reagente ativo.

Passo 3

Quais produtos esperar na combustão completa (aula curta):
  • Na combustão completa de um hidrocarboneto (apenas C e H), todos os átomos de carbono oxidam a dióxido de carbono, \mathrm{CO_2}, e todos os átomos de hidrogênio vão para água, \mathrm{H_2O}.
  • Assim, os produtos serão \mathrm{CO_2} e \mathrm{H_2O}. Em condições de chama a água costuma aparecer no estado gasoso, \mathrm{H_2O(g)}.

Passo 4

Montando a equação-referência a ser balanceada (metodologia):
Escrevemos a equação genérica com coeficientes estequiométricos desconhecidos (vai ficar claro o porquê de cada coeficiente):
a\,\mathrm{C_{6}H_{6}}(l) + b\,\mathrm{O_{2}}(g) \longrightarrow c\,\mathrm{CO_{2}}(g) + d\,\mathrm{H_{2}O}(g).
A estratégia para balancear é escrever uma equação de conservação de átomos para cada elemento (C, H, O) e resolver pelos coeficientes.

Passo 5

Balanceando carbono e hidrogénio (passo a passo numérico):
  • Carbono: cada molécula de \mathrm{C_{6}H_{6}} tem 6 átomos de C. Cada \mathrm{CO_2} tem 1 átomo de C. Portanto, se a=1 (uma molécula de benzeno), precisamos de c=6 para equilibrar o carbono. Em forma de equação:
6 = c.
  • Hidrogénio: \mathrm{C_{6}H_{6}} tem 6 átomos de H; cada \mathrm{H_2O} tem 2 átomos de H. Logo, com a=1,
6 = 2d \quad\Rightarrow\quad d = 3.
Até aqui: para 1 mol de \mathrm{C_{6}H_{6}} produzimos 6 mol de \mathrm{CO_2} e 3 mol de \mathrm{H_2O}.

Passo 6

Balanceando oxigénio e obtendo coeficiente do \mathrm{O_2}:
  • Conte os átomos de oxigénio no lado dos produtos: cada \mathrm{CO_2} tem 2 O e cada \mathrm{H_2O} tem 1 O. Com c=6 e d=3,
\text{átomos de O nos produtos} = 6\times 2 + 3\times 1 = 12 + 3 = 15.á
  • Como cada molécula de \mathrm{O_2} fornece 2 átomos de O, o número de moléculas de \mathrm{O_2} necessário é
b = \frac{15}{2} = 7{,}5.
Portanto, escrevendo com a=1 obtemos a equação com fração:
\mathrm{C_{6}H_{6}}(l) + \tfrac{15}{2}\,\mathrm{O_2}(g) \longrightarrow 6\,\mathrm{CO_2}(g) + 3\,\mathrm{H_2O}(g).

Passo 7

Convertendo para coeficientes inteiros (boa prática):
  • Em química é comum apresentar equações com coeficientes inteiros. Para eliminar a fração \tfrac{15}{2}, multiplicamos toda a equação por 2:
2\,\mathrm{C_{6}H_{6}}(l) + 15\,\mathrm{O_2}(g) \longrightarrow 12\,\mathrm{CO_2}(g) + 6\,\mathrm{H_2O}(g).
  • Verificação rápida (contagem de átomos):
    • C: 2\times 6 = 12 do lado dos reagentes e 12 em 12\,\mathrm{CO_2}.
    • H: 2\times 6 = 12 e 6\times 2 = 12 em 6\,\mathrm{H_2O}.
    • O: 15\times 2 = 30 átomos de O no reagente e 12\times 2 + 6\times 1 = 24 + 6 = 30 nos produtos. Está tudo balanceado.

Passo 8

Comentários finais e lembretes didáticos rápidos:
  • Reagente além do hidrocarboneto: \mathrm{O_2(g)} (do ar).
  • Produtos na combustão completa: \mathrm{CO_2(g)} e \mathrm{H_2O(g)}.
  • Se a combustão for incompleta (falta de oxigénio), podem surgir \mathrm{CO}, carbono (fuligem) e menos \mathrm{CO_2}; por isso é importante especificar “combustão completa”.
  • Se quiser incluir o nitrogénio do ar como espectador, pode escrever o \mathrm{N_2} em ambos os lados (não altera o balanço de C, H, O).

Resposta

Reagente além do hidrocarboneto: \mathrm{O_2(g)}
Produtos formados (combustão completa): \mathrm{CO_2(g)} e \mathrm{H_2O(g)}
Equação balanceada: 2\,\mathrm{C_{6}H_{6}}(l) + 15\,\mathrm{O_2}(g) \longrightarrow 12\,\mathrm{CO_2}(g) + 6\,\mathrm{H_2O}(g)

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