Exercícios Resolvidos de Estequiometria dos Gases

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Enunciado

A nitroglicerina é um líquido sensível ao choque, que detona pela reação

4   C 3 H 5 N O 3 3 l → 6   N 2 g + 10   H 2 O g + 12   C O 2 g + O 2 ( g )

Calcule o volume total de gases produzido, em 215 kPa e 275 o C , na detonação de 454g de nitroglicerina. Qual a fração molar do N 2 e do C O 2 ?

Passo 1

Para cada 4 mols de glicerina que reagem, produzimos 29 mols de gases em geral. Assim, se reagirmos 454g de nitroglicerina, de massa molar 227g/mol:

n = m M M = 454 g 227 g / m o l = 2   m o l s

Ou seja,

4   m o l s   d e   n i t r o g l i c e r i n a - 29   m o l s   d e   g a s e s

2   m o l s   d e   n i t r o g l i c e r i n a - x   m o l s   d e   g a s e s

x = 14,5   m o l s   d e   g a s e s

Quando a gente coloca na lei dos gases ideais...

p V = n R T

p = 215 k P a = 2,12   a t m

2,12   a t m × V = 14,5   m o l × 0,082 a t m . L K . m o l × 548 K

V = 307,4   L

Ou seja, o volume total de gases produzido é 307,4 L.

Passo 2

Para calcular a fração molar de C O 2 e N 2 temos que pensar na definição de fração molar:

x c o m p o n e n t e = n c o m p o n e n e t e n t o t a l

No caso desse problema, o n t o t a l é 58 mols, o número de mol de todos os gases formados. Assim, é só a gente usar a proporção entre nitroglicerina e cada um dos gases (dada pela equação balanceada) para calcular o n c o m p o n e n t e de cada gás!

  • No caso do C O 2 …
  • Dado da equação: 4   m o l s   n i t r o g l i c e r i n a - 12   m o l s   C O 2

    Dado do problema: 2   m o l s   n i t r o g l i c e r i n a - x   m o l s   C O 2

    x = 6   m o l s   d e   C O 2

    Logo, a fração molar do C O 2 é:

    x C O 2 = 6 m o l 14,5   m o l s = 0,414 = 41,4 %

  • No caso do N 2 …

Dado da equação: 4   m o l s   n i t r o g l i c e r i n a - 6   m o l s   N 2

Dado do problema: 2   m o l s   n i t r o g l i c e r i n a - x   m o l s   N 2

x = 3   m o l s   d e   N 2

Logo, a fração molar do N 2 é:

x N 2 = 3   m o l s 14,5   m o l s = 0 , 206 = 20,6 %

Resposta

O volume é 307,4 L, x C O 2 = 41,4 % e x N 2 = 20,6 %

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