Enunciado

94 - Carbono sólido a 25   ° C é queimado com uma quantidade estequiométrica de ar, a qual está a uma pressão de 1   a t m e   25   ° C . Determine o número de mols de C O 2 , formados por k m o l de carbono quando apenas C O 2 , C O , O 2 , e N 2 , estão presentes nos produtos, que estão a 1   a t m e 967   ° C .

Passo 1

Pois bem, a primeira coisa que devemos fazer em um problema como esse, claro, considerando um problema de gases ideais, é montar a equação estequiométrica do problema. Como se trata da queima do carbono C ...

C + O 2 →                                     C O 2

Beleza, mas essa não é a equação real do que está acontecendo no nosso problema. Para montar a equação real a gente tem que levar em conta todos os compostos presentes no produto no equilíbrio! Vamos montar então a equação real?

Passo 2

Sabemos que carbono sólido C é queimado com o ar estequiométrico. Ora bolas, o ar estequiométrico é composto de 1 k m o l de oxigênio para 3,76 k m o l de Nitrogênio. Além disso, tem uma parcela de C O no produto. Então...

C + a r →                                     x C O 2 + y C O + z O 2 + w N 2

Trocando o a r pela sua composição química ( 1 k m o l de oxigênio, mais 3,76 k m o l de Nitrogênio)...

C + O 2 + 3,76 N 2 →                                     x C O 2 + y C O + z O 2 + 3,76 N 2

x ,   y ,   z   e   3,76 são as porcentagens de cada composto. E encontrar o x (Porcentagem de C O 2 relativo a 1 k m o l de C no equilíbrio) é o que devemos fazer!

Passo 3

Para isso, vamos analisar quem são as constantes de equilíbrio de cada composto para a temperatura de queima 967 ° C ou 1240 K .

Bem, sabendo por analise da tabela A-28 que a constante de dissociação do C O 2 em C O e O 2 ...

C O 2 →                                     C O + 1 2 O 2

Para uma temperatura de 1200 K (único valor tabelado mais próximo de 1240 K ) é...

log ⁡ K p = - 17,87

Ou seja...

K p = 1,73 ⋅ 10 - 8

Por ser um valor muito pequeno, podemos considerar que 100 % do carbono sólido é transformado em C O 2 na queima, ou seja, x é 1 e y e z são 0 :

C + O 2 + 3,76 N 2 →                                     C O 2 + 3,76 N 2

Como o que a gente quer é a relação do número de mols de C O 2 com C O ...

N C O 2 N C =

x 1 = 1

Saca?

Resposta

N C O 2 N C = 1

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