(Problema 10.16 Himmelblau
Ed.) Um gás contendo apenas
e
é queimado com ar, fornecendo um gás de chaminé com análise Orsat:
,
. Calcule a percentagem de ar em excesso usado na combustão e a composição da mistura
.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) a percentagem de ar em excesso usada na combustão e (2) a composição em percentagem da mistura combustível composta só por
e
.
As informações dadas (análise Orsat do gás de chaminé, que é normalmente considerada em base seca) são: ,
,
e
.
Vou tomar como hipótese padrão o ar seco contendo e
em mols.
As informações dadas (análise Orsat do gás de chaminé, que é normalmente considerada em base seca) são:
Vou tomar como hipótese padrão o ar seco contendo
Passo 2
Escolhemos uma base de cálculo simples:
mols de gás de chaminé seco (isso facilita porque as porcentagens passam a ser diretamente mols). Assim, dos produtos temos:
Como o único carbono disponível no combustível é do
, o número de mols de
queimados é igual ao total de mols de compostos carbonados produtos:
Passo 3
Agora fazemos balanço de hidrogênio para encontrar quantos mols de água foram formados (mesmo que a água não apareça na análise seca, ela consumiu oxigénio). Cada mol de
tem 4 átomos de H, logo:
Como cada mol de
tem 2 átomos de H, os mols de água formados são:
Passo 4
Balanço de oxigénio (contabilizando todos os produtos que contêm oxigénio, inclusive a água). Contamos átomos de oxigénio em mols:
Somando:
O oxigénio vem só do ar. Se
é o número de mols de ar fornecidos por 100 mols de gás de chaminé, o ar fornece
mols de
, ou
mols de átomos de oxigénio. Igualando:
Passo 5
Calculamos agora o ar teórico (estoquiométrico) necessário para oxidar completamente os
mols de
a
e
. A reação completa por mol de
consome
mols de
:
Em termos de ar:
Percentagem de ar em excesso é:
Passo 6
Agora fazemos balanço de azoto para descobrir quanto de
vinha no combustível. O azoto nos produtos (
mol) vem da soma do azoto do ar e do azoto do combustível:
Logo os mols de
do combustível são:
Portanto, por cada
mols de gás de chaminé, o combustível forneceu
mol de
e
mol de
. A composição molar da mistura combustível é:
Resposta
Percentagem de ar em excesso =
Composição da mistura combustível: ,
Composição da mistura combustível: