Octano (C8H18) queima com 20% de ar em excesso, gerando apenas CO2, CO, O2 , H2O e N2. Se 5% dos produtos secos (base molar) é de O2, determine

(a) a equação de reação balanceada.

(b) a análise dos produtos em uma base molar seca.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Determinando a equação química balanceada para a reação do octano com o ar teórico

C 8 H 18 + c O 2 + 3,76 N 2 → a C O 2 + b H 2 O + d N 2

Aplicando o princípio de equilíbrio de massa ao carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, respectivamente

  • Carbono C : a = 8
  • Hidrogênio H : 18 = 2 b → b = 9
  • Oxigênio O : 2 c = 2 a + b → c = 12,5
  • Nitrogênio N : 2 3,76 c = 2 d → d = 47
  • A equação então, fica como

    C 8 H 18 + 12,5 O 2 + 3,76 N 2 → 8 C O 2 + 9 H 2 O + 47 N 2

    Passo 3

    Escrevendo a equação química para o octano com 20 % de excesso de ar e produtos contendo O 2

    C 8 H 18 + 15 O 2 + 3,76 N 2 → a C O 2 + b H 2 O + d N 2 + c O 2

    Aplicando o princípio de equilíbrio de massa ao carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, respectivamente

  • Carbono C : a = 8
  • Hidrogênio H : 18 = 2 b → b = 9
  • Oxigênio O : 30 = 2 a + b + 2 c → c = 2,5
  • Nitrogênio N : 15 3,76 = 2 d → d = 56,4

A equação então, fica como

C 8 H 18 + 1 5 O 2 + 3,76 N 2 → 8 C O 2 + 9 H 2 O + 56,4 N 2 + 2,5 O 2

Passo 3

Escrevendo a equação química para uma reação de 20 % de excesso de ar e produtos contendo C O e O 2

C 8 H 18 + 15 O 2 + 3,76 N 2 → 8 - a C O 2 + a C O + 9 H 2 O + 56,4 N 2 + 2,5 + a / 2 O 2

Já que a porcentagem de oxigênio dos produtos úmidos (excluindo H 2 O ) na base molar é 5 % , escrevemos a relação entre o número de mols de oxigênio e o número total de mols

2,5 + a 2 = 5 100 8 - a + a + 2,5 + a 2 + 56,4

→ a = 1,7788

Passo 4

Determinando a equação química para a reação de octano com 20 % de excesso de ar e produtos contendo C O e O 2 contendo 5 % de oxigênio em produtos úmidos

C 8 H 18 + 15 O 2 + 3,76 N 2 → 6,2212 C O 2 + 1,7788 C O + 9 H 2 O + 56,4 N 2 + 3,3894 O 2

Passo 5

b) já que a análise é feita por úmido molar. Não consideramos o número de mols de H 2 O da equação

Calculamos a quantidade total de produtos úmidos por mol de combustível

n ú m i d o = n C O 2 + n O 2 + n N 2 + n C O = 6,2212 + 1,7788 + 3,3894 + 56,4 = 67,7894

Passo 6

Calculando a porcentagem molar de monóxido de carbono nos produtos úmidos (na base molar)

C O = n C O n ú m i d o ⋅ 100 = 1,7788 67,7894 ⋅ 100

∴ C O = 2,624 %

Calculando a porcentagem molar de dióxido de carbono nos produtos úmidos (na base molar)

C O 2 = n C O 2 n ú m i d o ⋅ 100 = 6,2212 67,7894 ⋅ 100

∴ C O 2 = 9,1772 %

Calculando a porcentagem molar de nitrogênio nos produtos úmidos (na base molar)

N 2 = n N 2 n ú m i d o ⋅ 100 = 56,4 67,7894 ⋅ 100

∴ N 2 = 83,1988 %

Resposta

a) C 8 H 18 + 15 O 2 + 3,76 N 2 → 6,2212 C O 2 + 1,7788 C O + 9 H 2 O + 56,4 N 2 + 3,3894 O 2

b) C O = 2,624 %

C O 2 = 9,1772 %

N 2 = 83,1988 %

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