Um combustível gasoso com de , de e de (em mols) é queimado com ar seco que entra na câmara de combustão a e . A análise volumétrica dos produtos em base seca é de de , de , de e de . Determine (a) a razão entre a massa de ar e a massa de combustível da reação.
Passo 1
Oi, gente! Vamos entender como se resolve um exercício de combustão que pode cair na sua prova? Seria um sonho, né?
Em um exercício de combustão temos primeiro que encontrar os reagentes e produtos da reação. A questão disse que , , e ar seco (mistura de uma parte de e partes de ) reagem. Logo, , e são os reagentes. Sabemos que os produtos secos (sem contar com o ) são , , e . Logo, , , , e são os produtos.
onde , , , , , , , e são os coeficientes estequiométricos da equação de combustão.
Esses coeficientes estequiométricos precisam ser encontrados para encontrarmos a razão entre a massa de ar e a massa de combustível.
Essas massas são determinadas 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, quando o enunciado nos dá as composições dos produtos e do combustível, é determinar os coeficientes de cada componente do combustível. Pra isso, assumimos que de combustível é queimado! Calcularemos, então, os de de , multiplicando pelos de .
O coeficiente de também pode ser determinado dessa forma. Por isso, multiplicamos o de combustível pelos de presente no combustível!
Por fim, encontramos o coeficiente de , multiplicando pelos de presentes no combustível.
Beleza! Achamos um monte de coeficiente dos reagentes! Mas como podemos calcular os coeficientes dos produtos? Será que podemos supor que de produtos secos é gerado?
Veremos isso no próximo passo!
Passo 3
Não podemos supor que de produtos secos é gerado, porque não sabemos se a reação de de combustível vai realmente gerar de produtos secos. Por isso, consideramos que de combustível gera uma quantidade desconhecida de produtos.
Dessa forma, achamos o coeficiente do , multiplicando pelos de .
O coeficiente de é encontrado de forma bem parecida! Pra encontrar , multiplicamos a quantidade de produtos secos pela porcentagem de presente nos produtos secos!
Encontramos o coeficiente de , multiplicando os de produtos secos pela porcentagem de presente nesses produtos.
Por fim, calculamos o coeficiente de de , multiplicando pelos de nos produtos secos.
Agora, pra achar e os coeficientes estequiométricos e que faltam, faremos o balanço da equação química de combustão no próximo passo.
Passo 4
Pra achar o valor de produtos secos gerados na combustão de de combustível, temos que balancear a quantidade de carbono da equação abaixo. A equação abaixo mostra os coeficientes que já calculamos. Como , e estão em função de , colocamos o em evidência!
Pra balancear , os de presentes presente nos reagentes precisam ser iguais aos de dos produtos. Logo:
Agora resta achar e !
Pra achar , fazemos o balanço do hidrogênio . Esse balanço nos diz que a quantidade de de dos reagentes deve ser igual à quantidade de dos produtos!
Como, o balanço de nitrogênio serve apenas para verificar se fizemos os balanços corretamente, devemos sempre achar os coeficientes sem usar o balanço de ! Portanto, calcularemos o coeficiente no próximo passo, usando o balanço de oxigênio !
Passo 5
O balanço de oxigênio diz que de dos reagentes devem ser iguais a de presente nos produtos.
Substituindo o valor de todos os coeficientes na equação química, conseguimos determinar a equação balanceada da combustão!
Com a equação balanceada, somos capazes de calcular e no próximo passo!
Passo 6
Para achar a massa de ar seco que reage com o combustível, temos que multiplicar a quantidade de de ar presente nos reagentes pela massa molar do ar seco.
vale segundo tabelas de gases ideais.
Já é a soma entre os de do ar com os de do ar.
Substituindo esses valores na fórmula de , achamos:
Pronto! Já achamos uma das massas necessárias para o cálculo de ! Falta achar . A massa de combustível é calculada de forma muito parecida! Achamos , somando as massas de cada componente do combustível. Ou seja, é a soma entre a massa de com a massa de e a massa de .
, e são calculados multiplicando as quantidades de , e de , e pelas massas molares , e de , e . Essas massas molares estão contidas na tabela abaixo.
Com esses valores, calculamos a massa de combustível.
Dividindo por :
Aeeeee! Conseguimos entender o passo a passo do exercício de combustão! Realizamos nosso sonho!