O metano reage com oxigênio para formar dióxido de carbono e água. Se temos uma mistura com 8 m o l d e C H4 e 1 2 m o l de O2, determine:
A fração molar de O2 restante no sistema final.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que metano (CH₄) reage com oxigênio (O₂) pra formar dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O). A gente parte de 8 mol de CH₄ e 12 mol de O₂ e quer saber qual a fração molar de O₂ que sobra no sistema final.
Conteúdo: este é um cálculo de reagente limitante e fração molar. Vamos precisar:
  • Escrever a equação química balanceada.
  • Identificar quem é o reagente limitante.
  • Calcular quantos mols de O₂ sobram.
  • Calcular a fração molar: xO2 = nO2,,sobrantotal final

Passo 2

Primeiro, a gente escreve e balanceia a reação:
CH4 + 2,O2 longrightarrow CO2 + 2,H2O
Isso significa que 1 mol de CH₄ precisa de 2 mol de O₂ pra reagir completamente.

Passo 3

Agora descobrimos qual reagente acaba primeiro (limitante).
  • Temos 8 mol de CH₄; para reagir tudo seriam necessários 8 times 2 = 16 mol de O2
    - Mas só temos 12 mol de O₂.
    Logo, O₂ é o limitante, porque não chega pra consumir todo o CH₄.

Passo 4

Com O₂ como limitante:
  • Cada 2 mol de O₂ reagem com 1 mol de CH₄.
  • Se usamos 12 mol de O₂, reagimos 122 = 6 mol de CH4
    Sobram então:
  • CH₄: 8 - 6 = 2 mol
  • O₂: 12 - 12 = 0 mol (já que todo O₂ foi consumido).
    Os produtos gerados são:
    - CO₂: 1 mol por CH₄ consumido → 6 mol.
    - H₂O: 2 mol por CH₄ consumido → 12 mol.
    Total de mols no sistema final:
    ntotal = 2(CH4) + 0(O2) + 6(CO2) + 12(H2O) = 20 mol

Passo 5

Por fim, a fração molar de O₂ restante é
xO2 = nO2,,sobrantotal final = 020 = 0

Resposta

A fração molar de O₂ que sobra no sistema final é 0, (ou seja, não há O₂ remanescente).

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