3- Uma mistura gasosa é formada pelo mesmo número de mols de metano e butano. A massa total da mistura é igual a
. Queimando-se essa mistura com oxigênio em excesso e recolhendo-se todo dióxido de carbono formado a uma temperatura de
e
de pressão, pode-se afirmar, como correto, que o volume ocupado pelo dióxido de carbono é?
Passo 1
O enunciado dá uma mistura gasosa formada pelo mesmo número de mols de metano e butano; a massa total da mistura é
. A mistura é queimada com oxigénio em excesso e todo o dióxido de carbono produzido é recolhido nas condições
e
. A pergunta é: qual o volume ocupado pelo
recolhido nessas condições?
Informações relevantes extraídas do enunciado:
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- massa total da mistura:
- mesma quantidade (mesmo número de mols) de metano e butano
- temperatura:
- pressão:
- oxigénio em excesso (logo a reação é limitada pelos hidrocarbonetos, não pelo
)
Passo 2
Vamos representar por
o número de mols de cada gás (metano e butano). As massas molares (usando
e
) são:
A massa total da mistura é a soma das massas de cada componente:
Passo 3
Resolver a equação da massa para encontrar
:
Portanto há
de
e
de
.
Passo 4
Agora vamos determinar quantos mols de
cada combustão produz — isto vem da estequiometria das reações de combustão completas:
Equação da combustão do metano:
Equação da combustão do metano:
Cada mol de
produz
mol de
.
Equação da combustão do butano:
Equação da combustão do butano:
Cada mol de
produz
mols de
.
Passo 5
Calcular o total de mols de
produzido:
Substituindo
e
:
Passo 6
Para encontrar o volume ocupado por
nas condições dadas, usamos a lei dos gases ideais:
onde
é a pressão,
o volume,
o número de mols,
a constante dos gases e
a temperatura em kelvin. Convertendo a temperatura:
Usaremos
no valor conveniente para pressão em atm e volume em litros:
Passo 7
Isolando
e substituindo os valores:
Calcule passo a passo:
Arredondando de forma sensata com base nos dados (duas ou três cifras significativas), obtemos
.