Calcule a composição molar da saída do reator. (73,8% N2; 9,8% CO2 ; 1 3 , 1 % H2 O ; 3,3 % O2 )

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a composição molar da saída do reator, dada a porcentagem de cada componente: 73,8% de N2, 9,8% de CO2, 13,1% de H2O e 3,3% de O2. Vamos precisar usar conceitos de química que envolvem cálculo de moles e conversão de porcentagens em massa para porcentagens molares.

Passo 2

Primeiro, vamos assumir que temos 100 gramas da mistura de saída do reator. Isso facilita porque cada porcentagem corresponderá diretamente à massa em gramas de cada componente. Então, temos:
  • 73,8 g de N2
  • 9,8 g de CO2
  • 13,1 g de H2O
  • 3,3 g de O2

Passo 3

Agora, precisamos converter essas massas em moles. Para isso, usamos a fórmula:
n = massa (g)massa molar (g/mol)
Vamos encontrar a massa molar de cada composto:
  • N2: 14 g/mol (cada átomo de N) × 2 = 28 g/mol
  • CO2: 12 g/mol © + 16 g/mol × 2 (O) = 44 g/mol
  • H2O: 1 g/mol × 2 (H) + 16 g/mol (O) = 18 g/mol
  • O2: 16 g/mol × 2 = 32 g/mol

Passo 4

Agora, vamos calcular os moles de cada componente:
  • Moles de N2:
nN2 = 73,8, g28, g/mol approx 2,64, mol
  • Moles de CO2:
nCO2 = 9,8, g44, g/mol approx 0,22, mol
  • Moles de H2O:
nH2O = 13,1, g18, g/mol approx 0,73, mol
  • Moles de O2:
nO2 = 3,3, g32, g/mol approx 0,10, mol

Passo 5

Agora, somamos todos os moles para encontrar o total de moles na mistura:
ntotal = 2,64 + 0,22 + 0,73 + 0,10 approx 3,69, mol

Passo 6

Para encontrar a composição molar de cada componente, dividimos o número de moles de cada um pelo total de moles e multiplicamos por 100 para obter a porcentagem:
  • Porcentagem molar de N2:
%,N2 = ( 2,643,69 ) times 100 approx 71,6%
  • Porcentagem molar de CO2:
%,CO2 = ( 0,223,69 ) times 100 approx 6,0%
  • Porcentagem molar de H2O:
%,H2O = ( 0,733,69 ) times 100 approx 19,8%
  • Porcentagem molar de O2:
%,O2 = ( 0,103,69 ) times 100 approx 2,7%

Resposta

A composição molar da saída do reator é aproximadamente:
  • 71,6% N2
  • 6,0% CO2
  • 19,8% H2O
  • 2,7% O2

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