Questão 2.4: Um combustível fóssil apresenta a seguinte composição em peso: Carbono (72%), Hidrogênio (14%), Oxigênio (8%), Nitrogênio (2,8%), Enxofre (3,2%). Pede-se:
a) Determine a proporção estequiométrica de ar/combustível.
a) Determine a proporção estequiométrica de ar/combustível.
Passo 1
O enunciado fornece a composição em massa de um combustível fóssil (por 1 kg de combustível):
• Carbono: 72 % kg
• Hidrogênio: 14 % kg
• Oxigênio ligado: 8 % kg
• Nitrogênio ligado: 2,8 % kg (inerte)
• Enxofre: 3,2 % kg
• Carbono: 72 %
• Hidrogênio: 14 %
• Oxigênio ligado: 8 %
• Nitrogênio ligado: 2,8 %
• Enxofre: 3,2 %
Queremos a razão estequiométrica ar/combustível (massa de ar necessária por massa de combustível) supondo combustão completa. Para isso vamos:
- Calcular quantos mols de cada elemento há em 1 kg de combustível.
- Determinar os mols de
necessários pelas reações de combustão de , e , descontando o oxigênio já presente no combustível. - Converter mols de
em massa de ar usando a composição do ar ( em mol).
Passo 2
Calcular os mols de cada espécie em 1 kg de combustível:
Passo 3
Para a combustão completa:
• C + →
⇒ consome 1 mol
por mol C
• + ½
→
O ⇒ consome 0,5 mol
por mol
• S + → S
⇒ consome 1 mol
por mol S
Além disso, o oxigênio ligado no combustível reduz a necessidade de externa em
.
• C +
•
• S +
Além disso, o oxigênio ligado no combustível reduz a necessidade de
Passo 4
Calculando os mols de
necessários:
Total bruto:
Descontando o oxigênio do combustível:
Passo 5
Converter em massa de ar:
Massa de requerida
Massa de
Na composição molar do ar cada kmol de
vem acompanhado de 3,76 kmol de
, portanto a massa de ar por kmol de
é
Logo a massa de ar estequiométrica por massa de
é
Finalmente, a razão ar/combustível:
Resposta
A proporção estequiométrica ar/combustível (massa) é aproximadamente