Uma quantidade desconhecida de gás metano é queimada, gerando de um produto seco com a seguinte composição: de , de , de e de . Determine a quantidade de ar teórico necessária para queimar essa quantidade desconhecida de gás metano.
Passo 1
Oi, lind@s! Indo direto ao ponto, o exercício pede que que a gente calcule a menor quantidade de de ar seco que deve reagir com de de em uma combustão completa. No entanto, nós não conhecemos a quantidade de que é queimada. Logo, precisamos achar antes de achar . Pra isso, balanceamos a equação de combustão abaixo.
onde , , , , e são os coeficientes estequiométricos da equação química da combustão.
Essa é a equação química da combustão que gera o produto com composição mostrada no enunciado! Pra achar a quantidade de temos que começar a balancear essa equação no próximo passo!
Passo 2
O primeiro passo para balancear uma equação de combustão com a composição dos produtos conhecida é achar a quantidade de de cada componente dos produtos. Ou seja, a primeira etapa é achar os coeficientes de cada componente. Por exemplo, achamos a quantidade de de multiplicando os de produto seco pelos de .
Também somos capazes de achar a quantidade de de , multiplicando os de produto seco pelos de presente nos produtos secos.
Nós não precisamos balancear toda a equação! Saber o valor dos coeficientes de e já basta, porque calcularemos através do balanço de carbono (o e o são as únicas substâncias do produto que possuem carbono ). Pra quantidade de ficar balanceada, os de dos reagentes têm que ser iguais aos de dos produtos.
Agora sim somos capazes de achar a quantidade de ar teórico que queima os de completamente!
Passo 3
é a quantidade de ar que faz o virar somente e . Por isso, encontramos balanceando a equação de combustão abaixo!
onde , , e são os coeficientes estequiométricos da nova equação química da combustão. Não confunda com os coeficientes antigos da reação do passo 1! Eles são diferentes!
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 .
Faremos o balanço químico da nova equação de combustão no próximo passo pra achar e !
Passo 4
Para a quantidade de carbono ficar balanceada, a quantidade de do lado esquerdo deve ser igual à quantidade de do lado direito. Por isso, de dos reagentes deve ser igual a 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.
Por fim, 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 :