No jornal Folha de São Paulo, de 01 de novembro de 2013, foi publicada uma reportagem sobre uma Universidade paulista que foi construída sobre terra que contém lixo orgânico “[…] Com o passar do tempo, esse material começa a emitir gás metano, que é tóxico e explosivo […]”.
Quantos litros de
a
e
são necessários para reagir em uma reação de combustão completa com 40 g de gás metano?
a) 123 L
b)
c)
d)
Quantos litros de
a) 123 L
b)
c)
d)
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- Dado: massa de metano
igual a . - Dado: condições do oxigênio gasoso
: pressão e temperatura . - Pedido: volume, em litros, de
nessas condições, necessário para a combustão completa de de metano. - Informação útil que vamos usar (química básica do enunciado): combustão completa do metano tem a equação química balanceada.
Passo 2
Escrever e interpretar a reação de combustão completa do metano e como usar este balanço (estoquiometria).
A equação balanceada da combustão completa de
é:
Interpretação estoquiométrica: 1 mol de
reage com 2 mol de
. Isso significa que, uma vez que soubermos quantos mols de
temos, multiplicamos por 2 para obter quantos mols de
são necessários.
Passo 3
Calcular o número de mols de
presentes em
.
Primeiro, calcular a massa molar de
:
Número de mols
dado por
:
Expliquei: divide-se a massa dada pela massa de 1 mol para achar quantos mols existem.
Passo 4
Usar a estequiometria para achar os mols de
necessários.
Pela reação,
precisa de
. Logo:
Passo 5
Explicar e aplicar a equação dos gases ideais para converter mols de
em volume nas condições dadas.
A equação dos gases ideais é
onde:
-
é a pressão (em se usarmos em ), -
é o volume (em ), -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ideais, -
é a temperatura em kelvin.
Convertendo a temperatura:
Valor da constante
que usaremos:
Isolando
:
Passo 6
Calcular numericamente o volume de
.
Substituindo
,
,
,
:
Calcular passo a passo:
Arredondando de forma consistente com os dados (massa dada com dois algarismos, condições com três cifras significativas), obtemos
.
Passo 7
Conferir com as alternativas fornecidas: as opções eram
,
,
e
. O valor calculado coincide com a alternativa (a).
Resposta
a)