Questão 10474
FUVEST 2017
(FUVEST - 2017)
Nas mesmas condições de pressão e temperatura, 50 L de gás propano (C3H8) e 250 L de ar foram colocados em um reator, ao qual foi fornecida energia apenas suficiente para iniciar a reação de combustão. Após algum tempo, não mais se observou a liberação de calor, o que indicou que a reação havia-se encerrado. Com base nessas observações experimentais, três afirmações foram feitas:
I. Se tivesse ocorrido apenas combustão incompleta, restaria propano no reator.
II. Para que todo o propano reagisse, considerando a combustão completa, seriam necessários, no mínimo, 750 L de ar.
III. É provável que, nessa combustão, tenha se formado fuligem.
Está correto apenas o que se afirma em
Note e adote:
- Composição aproximada do ar em volume: 80% de N2 e 20% de O2.
Gabarito:
I e III.
Resolução:
I. Se tivesse ocorrido apenas combustão incompleta, restaria propano no reator.
Correto.
Reação de combustão incompleta do propano:
1 mol de C3H8 ________ 3,5 mol de O2
Como gases ideais nas mesmas condições de temperatura e pressão possuem o mesmo volume molar, para reagir com 1 L de C3H8 são necessários 3,5 L de O2. A partir disso pode-se calcular a quantidade de O2 necessária para reagir com 50 L de C3H8:
1 L de C3H8 ________ 3,5 L de O2
50 L de C3H8 ________ X L de O2
X = 175 L de O2
Cálculo da quantidade de O2 em 250 L de ar:
250 L de ar ________ 100%
Y L de O2 ________ 20%
Y = 50 L de O2
É necessário 175 L de O2 para reagir completamente com 50L de propano. Entretanto, como está disponível apenas 50L de O2, o O2 é o reagente limitante e o propano é o reagente em excesso.
Como o propano está em excesso, ao fim da reação ainda sobra propano no reator.
O mesmo é válido para a outra reação de combustão incompleta que pode acontecer:
II. Para que todo o propano reagisse, considerando a combustão completa, seriam necessários, no mínimo, 750 L de ar.
Incorreto.
Reação de combustão completa
1 mol de C3H8 ________ 5 mol de O2
Como gases ideais nas mesmas condições de temperatura e pressão possuem o mesmo volume molar, para reagir com 1L de C3H8 são necessário 5L de O2. A partir disso pode-se calcular a quantidade de O2 necessária para reagir com 50L de C3H8:
1 L de C3H8 ________ 5 L de O2
50 L de C3H8 ________ W L de O2
W = 250L de O2
250 L de O2 equivalem a 20% do volume do ar. Portanto, o volume de ar que contém 250L de O2 é Z:
250 L de O2 ________ 20% de ar
Z L de O2 ________ 100% de ar
Z = 1250L de ar
III. É provável que, nessa combustão, tenha se formado fuligem.
Correto.
Como se trata de uma reação de combustão em que oxigênio é o reagente limitante é esperado que ocorra reações de combustão incompleta (reação que ocorre quando o oxigênio é escasso) produzindo C(s) (fuligem) e CO(g) (monóxido de carbono).