A ustulação do sulfeto de zinco (ZnS) consiste na sua oxidação ao ar, de acordo com a reação 1:
.
Considere que o oxigênio entra em excesso de
em relação a quantidade que efetivamente reage.
Considere que todo o oxigênio fornecido na reação tem origem dp ar na proporção de
mol e
de N 2 e 02 , respectivamente. Considere, também, o rendimento da reação de
.
Considere que o oxigênio entra em excesso de
Considere que todo o oxigênio fornecido na reação tem origem dp ar na proporção de
Passo 1
Beleza, temos um processo de “tostação” (ou oxidação) do sulfeto de zinco, ZnS, segundo a reação:
O que nos pedem (implícito) é: pra cada mol de ZnS, quanto de ar precisamos fornecer, sabendo que:
- usamos 20 % de O₂ em excesso;
- o ar é 21 % mol de O₂ e 79 % mol de N₂;
- a reação rende só 92 %.
Para resolver vamos usar conceitos de estequiometria (razão de mols na reação), excesso de reagente e rendimento de reação, e depois converter O₂ necessário em ar usando a composição molar do ar.
Passo 2
Primeiro, a estequiometria pura: para 1 mol de ZnS são consumidos 1,5 mol de O₂ (veja o coeficiente
na reação).
Então, stoichiometricamente:
Então, stoichiometricamente:
Passo 3
Agora colocamos 20 % de excesso. Quer dizer que oferecemos 20 % a mais de O₂ do que esses 1,5 mol:
Passo 4
Mas a reação rende só 92 %, ou seja, parte do O₂ que a gente fornece não reage. Pra garantir que 1,8 mol reativos sejam consumidos, a gente precisa de mais O₂ na alimentação:
Passo 5
Sabendo que o ar é 21 % mol de O₂, a cada mol de ar só 0,21 mol é O₂. Logo o total de moles de ar que precisamos é:
Se quiser separar N₂ e O₂ no ar:
Resposta
Para oxidar 1 mol de ZnS, com 20 % de O₂ em excesso e rendimento de 92 %, são necessários cerca de 9,32 mol de ar (o que dá uns 209 L de ar nas CNTP, usando 22,4 L/mol).