Uma amostra seca de carvão apresenta a seguinte análise elementar (base mássica): de carbono , de oxigênio e de cinzas.
Admitindo que a amostra deste carvão é queimada com ar seco, formando gás carbônico e nitrogênio , calcule a fração mássica de e nos produtos.
Passo 1
E aí, querid@s! Vamos fazer um exercício de combustão de combustíveis misturados pra alegrar seu dia?
O enunciado quer que a gente encontre o valor da fração mássica de e da fração mássica de nos produtos. é a massa de dividida pela massa total dos produtos . é a massa de dividida pela massa total dos produtos .
Pra achar as massas , e , temos, primeiro, que escrever a equação química da reação de combustão do enunciado. O enunciado diz que de e de reagem com de do ar e de do ar, formando de e de . Atenção! As cinzas não entram na equação química. Por isso são desprezadas!
Para acharmos , e , precisamos encontrar e . e são determinados através do balanço da equação química que começaremos a fazer no próximo passo.
Passo 2
O primeiro passo para fazer o balanço de uma equação com combustível misturado é determinar a quantidade de de e a quantidade de de presentes dentro da mistura combustível. Calculamos , supondo que de combustível são queimados. Achamos a massa de multiplicando os pelos de no combustível.
Da mesma forma, achamos a massa de , multiplicando os pelos de no combustível.
Agora, para achar a quantidade de de nos reagentes, dividimos pela massa molar do carbono que vale .
Encontramos a quantidade de de presente no combustível, dividindo pela massa molar do que vale .
Além disso, precisamos lembrar que, a cada de presente no ar, existem de presentes no ar. Ou seja, a quantidade de do é maior que a quantidade de do !
Substituindo essas informações na equação química de combustão, encontramos a seguinte reação.
Com essa equação química já somos capazes de achar e e partir pro cálculo de e !
Passo 3
Determinamos o coeficiente estequiométrico , fazendo o balanço do carbono . Para a quantidade de ficar balanceada, os de presentes nos produtos precisam ser iguais aos de presentes nos reagentes.
Para achar , precisamos achar primeiro. Achamos , fazendo o balanço de oxigênio . Para a quantidade de ficar balanceada, os de dos produtos têm que ser iguais aos de presentes no do combustível mais os de do ar.
Enfim, achamos fazendo o balanço de nitrogênio . Para a quantidade de ficar balanceada, os de presentes nos produtos precisam ser iguais aos de presentes nos reagentes.
Conhecendo essa equação química, somos capazes de achar as frações mássicas no próximo passo!
Passo 4
Pra achar , temos que multiplicar o valor da massa molar do nitrogênio pela quantidade de de produzida pela combustão. Logo:
Pra achar , usamos o mesmo método. Multiplicamos a massa molar de pela quantidade de de .
Como e são os produtos da combustão, a massa total dos produtos é a soma das massas de e .
Substituindo as massas nas fórmulas de e :
Boaaaaaa! Achamos as duas frações mássicas! Arrasamos!