de um carvão com análise final (em massa) corresponde a de , de , de , de , de e de cinzas não combustíveis é queimado completamente com de excesso de ar. Determine a equação balanceada dessa combustão.
Passo 1
Fala! Tudo bem com você? Vamos treinar um pouco seus conhecimentos de combustão?
O primeiro passo de qualquer exercício de combustão é escrever a equação da reação. O enunciado diz que o combustível passa por uma combustão completa com excesso de ar. Logo, , , e são os produtos. A questão também diz que , , , e reagem com o e o do ar. , , , e são os reagentes. Sabendo disso, escrevemos a equação:
, , , , , , , , , e são os coeficientes estequiométricos da equação química!
As cinzas não estão nessa equação, porque não participam da reação!
Fazer o balanceamento da equação é a mesma coisa que achar o valor desses coeficientes.
No entanto, para calcular todos esses coeficientes, precisamos descobrir quanto vale a quantidade de ar teórico. é a quantidade de ar necessária pra fazer do combustível passar por uma combustão completa sem gerar nos produtos. Ou seja, é encontrada balanceando a equação de combustão abaixo.
onde , , , , e são os coeficientes estequiométricos da equação da combustão sem excesso de ar.
Como o ar é formado por e , pode ser obtido, somando a quantidade de de com a quantidade de de .
Vamos começar o exercício, calculando os coeficientes , , , e dos combustíveis no próximo passo.
Passo 2
O primeiro passo para fazer o balanço de uma equação, quando o enunciado nos dá as composições dos produtos e do combustível, é determinar os coeficientes de cada componente do combustível.
Calcularemos , lembrando que de combustível é queimado. Pra isso, achamos primeiro a massa de multiplicando pelos de no combustível.
Da mesma forma, achamos a massa de , multiplicando pelos de no combustível. A massa de é encontrada, multiplicando pelos de .
Fazemos o mesmo com e . Suas massas e são calculadas, multiplicando a massa de do combustível todo pelas suas porcentagens mássicas dadas pelo enunciado.
Agora, para achar a quantidade de de nos reagentes, dividimos pela massa molar do carbono que vale .
é encontrado, dividindo pela massa molar do hidrogênio que vale segundo as tabelas termodinâmicas de gases.
Encontramos a quantidade de de presente no combustível, dividindo pela massa molar do que vale .
Por fim, achamos e , dividindo e pelas massas molares de e de .
Agora, vamos aprender a encontrar o coeficiente nos próximos passos, usando a porcentagem de ar teórico que o enunciado informa!
Passo 3
Para calcular , precisamos descobrir quanto vale a quantidade de ar teórico. é a quantidade de ar necessária pra fazer os de combustível passar por uma combustão completa sem gerar nos produtos. Ou seja, é encontrada balanceando a equação de combustão abaixo.
Vamos calcular através do balanceamento dessa equação de combustão!
Pra quantidade de carbono ficar balanceada, a quantidade de do lado esquerdo deve ser igual à quantidade de do lado direito. Por isso, de dos reagentes deve ser igual a de dos produtos.
A quantidade de de é encontrada através do balanço de hidrogênio . Para a quantidade de ficar balanceada, os de dos reagentes devem ser iguais aos de dos produtos.
é encontrado através do balanço de . Os de dos reagentes precisam ser iguais aos de dos produtos.
O coeficiente pode ser encontrado fazendo o balanço de oxigênio . Pra isso, os de presentes nos reagentes têm que ser iguais aos de dos produtos.
Substituindo na fórmula de :
Beleza, achamos o ar teórico ! Pra usar e encontrar o coeficiente , nós temos que usar um dado importante da questão! Veremos isso no próximo passo!
Passo 4
A questão nos informou que a combustão foi feita com de ar teórico. Com essa informação, somos capazes de achar a quantidade de ar usado na combustão.
Agora que vem o pulo do gato! Vamos usar a fórmula de pra achar o coeficiente !
Aeeee! Achamos o coeficiente da equação que queremos balancear! Agora nos resta calcular os outros coeficientes no próximo passo!
Passo 5
Só falta achar os coeficientes , , , e dos produtos. Achamos , fazendo o balanceamento de . Pra quantidade de carbono ficar balanceada, , de dos reagentes deve ser igual a de dos produtos.
A quantidade de de é encontrada através do balanço de hidrogênio . Para a quantidade de ficar balanceada, os de dos reagentes devem ser iguais aos de dos produtos.
é encontrado através do balanço de . Os de dos reagentes precisam ser iguais aos de dos produtos.
é encontrado pelo balanço de . Os de dos reagentes são iguais aos de dos produtos.
Por fim, achamos , balanceando a quantidade de oxigênio . Pra quantidade de ficar balanceada, os de presentes nos reagentes têm que ser iguais aos de dos produtos.
Aeeee! Achamos todos os coeficientes! Suamos, choramos, mas conseguimos!