Questão 6

ITA 2021

Química

(ITA - 2021)

Considere a combustão de um determinado alceno com uma quantidade definida de ar em excesso. Considere, ainda, que o ar é composto apenas por nitrogênio e oxigênio numa (proporção molar de 3,76) e que o nitrogênio não sofre oxidação durante a combustão. Para esta reação, determine a porcentagem do(s) gás(es) em cada uma das situações descritas abaixo.

a) Na combustão incompleta do alceno com ar em excesso, além dos produtos esperados numa combustão completa, há a formação de monóxido de carbono na proporção molar de 1 para 8 em relação ao dióxido de carbono. Além disso, a quantidade em mol de O₂ que sobrou após a reação é igual à de carbono no início da reação. Com base nessas informações, determine a composição percentual aproximada dos gases resultantes da reação, considerando a remoção prévia da água.

b) Determine o percentual de ar em excesso na reação de combustão completa do alceno.

Gabarito:

Resolução:

a) C_nH_2n + y O₂ + 3,76y N₂ → 8x CO₂ + n H₂O + x CO + n O₂ + 3,76y N₂

$n_{oxigenio;antes} = n_{oxigenio;depois}$

$2y = 2cdot 8x+n+x+2n$

$2y = 17x+3n$ (equação I)

$n_{carbono;antes} = n_{carbono;depois}$

$n = 8x +x$

$n = 9x$ (equação II)

Substituição da equação II na equação I

$2y = 17x+3cdot 9x$

$2y = 44x$

$y = 22x$ (equação III)

Cálculo da quantidade de matéria total de gás ao final da reação:

$n_{gas;final} = 8x + x + n + 3,76y$

$n_{gas;final} =9x + 9x + 3,76cdot 22x$

$n_{gas;final} =100,72x$

Cálculo das porcentagens de cada componente:

$\%i = frac{n_{i}}{n_{t}}$

$\%CO_2=frac{8x}{100,72x}cong 8\%$

$\%CO=frac{x}{100,72x}cong 1\%$

$\%O_2=frac{9x}{100,72x}cong 9\%$

$\%N_2=frac{82,72x}{100,72x}cong 82\%$

b) $CnH_{2}n+underbrace{frac{3n}{2}O_2} ightarrow nCO_2+nH_{2}O$

Proporção sem execesso

• Cálculo da quantidade de O₂ em excesso:

$nO_{2;exc} = nO_{2;total} - nO_{2;sem exc}$

$nO_{2_{exc}}=frac{22n}{9}-frac{3n}{2}$

$nO_{2_{exc}}=frac{44n-27n}{18}$

$nO_{2_{exc}}=frac{17n}{18}$

• Cálculo da porcentagem de O₂ em excesso:

$nO_{2;exc} = frac{nO_{2;exc}}{nO_{2; total}}$

$\%O_{2_{exc}}=frac{frac{17n}{18}}{frac{22n}{9}}$

$\%O_{2_{exc}}=frac{17ncdot9}{18cdot22n}$

$\%O_{2_{exc}}=frac{17}{44}$

$\%O_{2_{exc}}cong 0,3663 = 36,63\%$

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