Calcule a porcentagem de mudança do volume para as reações abaixo, nas condições de pressão e temperatura constantes.
Conversão de
de acetaldeído para metano e monóxido de carbono de uma mistura inicial de
acetaldeído e
inertes. (54%)
Conversão de
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de química onde precisa calcular a porcentagem de mudança no volume de uma reação química. O assunto envolve estequiometria e leis dos gases, especialmente considerando que a pressão e a temperatura permanecem constantes. Para resolver isso, vamos usar conceitos de conversão percentual, balanço de reações químicas e a relação entre volume e quantidade de matéria em condições constantes de pressão e temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química da reação. A reação apresentada é a conversão de acetaldeído (C₂H₄O) em metano (CH₄) e monóxido de carbono (CO). A equação não balanceada fica assim:
Vamos balancear os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio de um lado para o outro.
- Carbono: 2 átomos no lado dos reagentes (C₂H₄O) e, no lado dos produtos, temos 1 em CH₄ e 1 em CO, totalizando 2. Então, os carbonos já estão balanceados.
- Hidrogênio: 4 átomos no reagente e 4 no produto (em CH₄). Também estão balanceados.
- Oxigênio: 1 átomo no reagente e 1 no produto (em CO). Balanceado.
Portanto, a equação balanceada é:
Passo 3
Agora, vamos considerar a mistura inicial. Temos 60% de acetaldeído e 40% de gases inertes. Vamos assumir uma base de 100 moles para facilitar os cálculos:
- Acetaldeído: 60 moles
- Inertes: 40 moles
A conversão de acetaldeído é de 90%, ou seja, 90% dos 60 moles de acetaldeído vão reagir.
Quantidade de acetaldeído que reage:
Quantidade de acetaldeído que não reage:
Passo 4
Pelo balanço da reação, sabemos que 1 mol de acetaldeído produz 1 mol de metano e 1 mol de monóxido de carbono. Então, se 54 moles de acetaldeído reagem, vamos formar:
- Metano (CH₄): 54 moles
- Monóxido de carbono (CO): 54 moles
Passo 5
Agora, vamos calcular o total de moles após a reação:
- Moles de acetaldeído não reagido: 6 moles
- Moles de inertes: 40 moles
- Moles de metano: 54 moles
- Moles de monóxido de carbono: 54 moles
Total de moles finais:
Passo 6
Inicialmente, tínhamos:
- Acetaldeído: 60 moles
- Inertes: 40 moles
- Total inicial: 100 moles
Após a reação, temos 154 moles. Para encontrar a mudança no volume, já que pressão e temperatura são constantes, podemos usar a relação direta entre volume e número de moles (Lei dos Gases Ideais):
Isso significa que o volume aumentou 54% em relação ao volume inicial.
Resposta
A porcentagem de mudança no volume é de 54%.
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