- Quando octano é queimado com oxigênio inadequado, pode-se formar monóxido de carbono. A queima de 100 g de octano com 200 g de
é condição suficiente para a formação do monóxido de carbono?
Passo 1
O enunciado fornece as seguintes informações e faz a seguinte pergunta:\n
- Massa de octano:
.\n - Massa de
: .\n - Pergunta: a queima de
de octano com de é condição suficiente para a formação do monóxido de carbono? (ou seja: a quantidade de é insuficiente para permitir combustão completa em dióxido de carbono, de modo que se espere formação de CO?)\n
Passo 2
Primeiro vamos transformar as massas em número de mols — isso é essencial em estequiometria. Explico rápido: o número de mols de uma substância é a razão entre a massa da amostra e a massa molar (massa de 1 mol). A massa molar de uma molécula é a soma das massas molares dos átomos que a compõem.\n
- Fórmula do octano:
.\n - Massa molar do octano:
.\n - Massa molar do
: .\n
Passo 3
Calcular o número de mols de cada reagente:\n
- Mols de octano:\n
- Mols de
:\n
Guarde esses valores:
e
.
Passo 4
Agora precisamos saber quantas mols de
são necessárias para a combustão completa do octano formando dióxido de carbono (
) e água (
). Montamos e balanceamos a reação de combustão completa:\n
Explicando o balanceamento: há
átomos de C que vão para
moléculas de
(cada uma com 2 átomos O =
átomos O) e
H que formam
moléculas de
(cada uma com 1 átomo O =
átomos O). Total de átomos O necessários nos produtos =
, ou seja,
mols de
por mol de octano.\n
Portanto a quantidade de necessária para oxidar completamente nossos
de octano a
é:\n
Portanto a quantidade de
Convertendo para massa de
:\n
Comparação: temos apenas
de
, muito menos do que os
necessários para combustão completa a
. Logo a
é insuficiente para combustão completa.
Passo 5
Quando o oxigênio é insuficiente, a combustão pode ser incompleta, produzindo monóxido de carbono (
) em vez de
, ou até carbono elementar (fuligem). Vamos calcular a necessidade de
caso todo o carbono formasse
(e a água ainda seja formada a partir dos hidrogênios):\n
Equação correspondente:\n
Equação correspondente:\n
Raciocínio do balanceamento: aqui cada carbono vai para CO (1 átomo O por C) e os
demandam mais O; total de átomos O nos produtos =
, logo
mols de
por mol de octano.\n
Para nossos de octano seriam necessários:\n
Para nossos
Em massa:\n
Comparação: os
disponíveis de
correspondem a
, que é menor que os
necessários mesmo para converter todo o carbono em
. Portanto até a formação completa de
exigiria mais
do que temos.
Passo 6
Interpretação química e conclusão: \n
- Temos
de ( ), enquanto para combustão completa a seriam necessários ( ). Logo a condição é de deficiência de oxigênio — combustão completa é impossível.\n - Mesmo para converter todo o carbono em
seriam necessários ( ), mais do que os disponíveis. Assim, a reação, com apenas de , inevitavelmente será incompleta e não terá oxigênio suficiente nem para produzir somente a partir de todo o carbono; espera-se uma mistura de produtos incompletos (parte do carbono em , parte como carbono elementar/fuligem, possivelmente também em pequena fração).\n - Em linguagem direta: a falta de
favorece a formação de monóxido de carbono, mas como há ainda menos do que o necessário para transformar todo o carbono em , haverá também formação de carbono sólido. Portanto a condição é propícia (favorável) para formação de , mas não garante que todo o carbono vire — haverá mistura de CO e fuligem.\n
Coragem: resumindo os números mostra claramente a insuficiência de oxigênio — isso queima nossa dúvida!
Resposta
Sim. A quantidade de
(
,
) é insuficiente para combustão completa (necessário
de
), portanto a combustão será incompleta e favorece a formação de
; além disso, como
é até menor que a massa necessária para converter todo o carbono em
(
), também haverá formação de carbono elementar (fuligem), ou seja, espera-se mistura de
e carbono.