Questão 2.7: A razão de equivalência de um processo é frequentemente determinada pela extração de uma amostra dos gases de exaustão e a medição da concentração das espécies químicas majoritárias. 1.a) Em um experimento de combustão queimando álcool metílico CH 3 OH , um analisador de gases contínuo mediu a fração de CO 2 de
(em volume) e a fração de CO de
(em volume). 1.b) Estime a razão de equivalência associada a este processo de combustão. Analise os resultados encontrados.
Passo 1
O enunciado dá a combustão de metanol
e informa que, no analisador de gases, as frações em volume de
e
são, respectivamente,
e
. Pede-se a razão de equivalência
, que mede o quanto a mistura está rica
ou pobre
em combustível. Para resolver vamos:
- usar o balanço de carbono para achar as produções molares de
e por mol de combustível; - fazer o balanço de oxigênio para determinar o consumo real de
; - comparar com o consumo estequiométrico
.
Passo 2
Como só há carbono em
e
, a razão molar entre eles é
Chamando
e
, o balanço de carbono exige
logo
Passo 3
Para cada mol de
queimado formam-se também
mol de
. Agora fazemos o balanço de oxigênio em átomos:
- Cada mol de
“consome” átomos de O; - Cada mol de
“consome” átomo de O; - Cada mol de
“consome” átomo de O.
Logo o total de átomos de oxigênio é
Convertendo para mol de
(cada
tem 2 átomos de O):
Passo 4
A razão de equivalência é
Passo 5
Como
, a mistura está pobre em combustível (excesso de ar). O fato de ainda sair
indica que, mesmo com excesso de oxigênio, houve oxidação incompleta e/ou limitações cinéticas para converter todo o
em
.