Carbono é queimado com ar seco. A análise volumétrica dos produtos é de de , de , de e de . Determine (b) a porcentagem de ar teórico utilizado.
Passo 1
E aííí, fof@s! Indo direto ao ponto, o exercício quer que a gente calcule a quantidade de de ar usado na combustão dividida pela quantidade de de ar teórico. Essa divisão é chamada de porcentagem de ar teórico e é calculada pela fórmula abaixo.
é encontrada a partir da equação da combustão que o enunciado cita. O enunciado diz que o carbono reage com o e o do ar seco pra formar os seguintes produtos: , , e . A equação de reação abaixo mostra os reagentes e produtos dessa combustão.
onde , , , , e são os coeficientes estequiométricos da reação.
Como o ar seco é formado por e , achamos a quantidade de de ar, somando a quantidade de de com a quantidade de de .
é a quantidade de ar necessária pra fazer o carbono 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 do enunciado.
Como o ar é formado por e , pode ser obtido, somando a quantidade de de com a quantidade de de .
Vamos começar o exercício, balanceando a primeira equação de combustão e encontrando !
Passo 2
O primeiro passo para balancear uma equação de combustão com a composição dos produtos conhecida é achar a quantidade de de cada componente dos produtos. Pra isso, supomos que de produto é gerado na combustão. Assim, achamos a quantidade de de multiplicando os de produto pelos de .
Também somos capazes de achar a quantidade de de , multiplicando os de produto pelos de presente nos produtos secos.
Por fim, achamos os coeficientes do e do , multiplicando os de produto pelas porcentagens desses gases nos produtos.
Pra quantidade de ficar balanceada, os de dos reagentes têm que ser iguais aos de dos produtos. Observe a equação de combustão abaixo para visualizar melhor o balanceamento.
O coeficiente é encontrado através do balanço de oxigênio . Os de dos reagentes têm que ser iguais aos de dos produtos.
Agora sim somos capazes de achar a quantidade de ar teórico que queima os de completamente!
Acharemos no próximo passo através do balanceamento dessa última equação de combustão!
Passo 3
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.
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 :
Substituindo e na equação de porcentagem de ar teórico:
Beleza, achamos a porcentagem de ar teórico! Estamos de parabéns!