Uma amostra de carvão em uma análise análise final (em massa), possui de de , de , de , de , de e de cinzas não combustíveis. Calcule a quantidade de ar teórico necessária à combustão completa de desse carvão.
Passo 1
Oi, chuchu! Bora fazer um exercício de cálculo de ar teórico! Não fica se lamentando jogad@ na cama, pensando que nada vai dar certo! Seu gato deve estar te julgando!
O exercício quer que a gente calcule a menor quantidade de de ar seco que faça do carvão composto de , , , e passar por uma combustão completa. Ou seja, ele quer saber quantos de ar temos que usar pra transformar o combustível em , , e ! Abaixo estão os reagentes e produtos dessa combustão.
onde , , , , , , , e são os coeficientes estequiométricos da equação química da combustão. As cinzas não entram na equação, porque não participam da combustão!
Como o ar é composto de e , a quantidade de de ar é a soma entre a quantidade de de do ar e a quantidade de de .
Para achar o valor do coeficiente vamos precisar fazer o balanço químico da equação de combustão.
Passo 2
O primeiro passo para fazer o balanço de uma equação, quando o enunciado nos dá as composições dos produtos e do combustível, é determinar os coeficientes de cada componente do combustível. Os coeficientes são encontrados, calculando as massas de cada componente.
Calcularemos , achando a massa de carbono presente no combustível. Encontramos multiplicando os de combustível pelos de no combustível.
Da mesma forma, achamos a massa de , multiplicando pelos de no combustível. A massa de é encontrada, multiplicando pelos de .
Fazemos o mesmo com e . Suas massas e são calculadas, multiplicando a massa de do combustível todo pelas suas porcentagens mássicas dadas pelo enunciado.
Agora, para achar a quantidade de de nos reagentes, dividimos pela massa molar do carbono que vale .
é encontrado, dividindo pela massa molar do hidrogênio que vale segundo as tabelas termodinâmicas de gases.
Encontramos a quantidade de de presente no combustível, dividindo pela massa molar do que vale .
Por fim, achamos e , dividindo e pelas massas molares de e de .
Substituindo o valor desses coeficientes calculados na equação de combustão:
Com esses coeficientes já somos capazes de achar os coeficientes restantes!
Passo 3
Fazer o balanço da equação é a mesma coisa que fazer os elementos químicos do lado esquerdo terem a mesma quantidade de que dos elementos químicos do lado direito! Ou seja, os de dos reagentes deve ser igual aos de dos produtos.
Calculamos o coeficiente através do balanço de hidrogênio ! De acordo com esse balanço, os de dos reagentes precisam ser iguais aos 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 :