Pentano líquido reage com ar seco e a análise, na base seca, dos produtos de combustão apresentou a seguinte composição: de , de , de e de . Determine a fração mássica de pentano nos reagentes.
Passo 1
Oi, pessoal! Prontos pra mais um exercício de combustão?
O primeiro passo de um exercício de combustão é determinar quais os reagentes e produtos da combustão. A questão disse que e ar seco (mistura de uma parte de e partes de ) reagem. Logo, , e são os reagentes. Os produtos secos (sem contar com o ) são: , , e . Logo, , , , e são os produtos da combustão.
onde , , , , e são os coeficientes estequiométricos da equação química da combustão.
O enunciado quer que a gente calcule a fração mássica do pentano. Essa fração mássica é a massa de pentano dividida pela massa total dos reagentes.
A massa é a soma da massa do pentano com a massa de ar !
Pra achar e , precisamos calcular os coeficientes estequiométricos da combustão através do balanço da equação da reação do próximo passo.
Passo 2
O primeiro passo para fazer o balanço de uma equação, quando o enunciado nos dá a composição dos produtos é determinar a quantidade de dos produtos a partir dessa composição. Pra isso, supomos que de produtos secos são gerados. Logo, achamos os de , multiplicando os dos produtos pelos de dos produtos.
O coeficiente do também pode ser determinado dessa forma. Por isso, multiplicamos o dos produtos secos pelos de presentes nos produtos!
O coeficiente do é calculado através da multiplicação dos pelos de .
Por fim, achamos o coeficiente do , multiplicando os de produtos pelos de dos produtos!
Beleza! Achamos um monte de coeficiente dos produtos! No passo seguinte, acharemos os coeficientes dos reagentes para encontrar a fração mássica depois.
Passo 3
Pra achar a quantidade de de , temos que balancear a quantidade de carbono da equação abaixo. A equação abaixo mostra os coeficientes que já calculamos.
Pra balancear , os de presentes 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!
Por fim, achamos através do balanço de oxigênio . A quantidade de oxigênio fica balanceada, quando os de dos reagentes são iguais aos de dos produtos.
Pronto! Encerramos o balanço químico da equação de combustão. Com isso, podemos calcular no próximo passo.
Passo 4
Iniciamos as contas, caculando o valor da massa total do pentano.
Pra achar , temos que multiplicar a quantidade de pentano presente na combustão pela massa molar do pentano vista em uma tabela. Logo:
Para encontrar utilizamos o mesmo método. Multiplicamos a quantidade de de ar pela massa molar do ar que vale obtida em tabelas de gases perfeitos.
Para calcular , temos que lembrar de uma informação! Quando utilizamos o presente no ar seco para realizar uma reação combustão, ele vem junto com nitrogênio . Logo, achamos somando a quantidade de de com a quantidade de de .
Substituindo na equação de :
Com esse valor, somos capazes de achar .
Agora sim podemos achar e encerrar com o exercício!
Parabéns pra gente! Depois de muito suor, achegamos na resposta da questão!