Considerando a combustão do GLP contendo 50 % de gás propano e 50 % de gás butano, com o volume de ar teórico igual a 27,38 L a 27 Celsius e 700 mmHg . Calcular o volume de fumos nestas mesmas condições experimentais que se desprenderá, e a composição volumétrica dos gases componentes.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a combustão de GLP, que é uma mistura de 50% de propano e 50% de butano. A gente sabe que a combustão completa desses gases precisa de uma certa quantidade de ar, que aqui é chamada de “ar teórico” e é igual a 27,38 litros nas condições de 27°C e 700 mmHg. Nosso objetivo é calcular quanto de fumo (gases resultantes da combustão) vai se formar nessas mesmas condições e também descobrir de que gases é composto esse fumo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a combustão completa dos hidrocarbonetos. Quando o propano ( C3H8) e o butano ( C4H10) queimam completamente, eles reagem com o oxigênio ( O2) do ar para formar dióxido de carbono ( CO2) e vapor d’água ( H2O). A equação geral da combustão completa é:

Passo 3

Vamos calcular a combustão de cada componente separadamente.
Para o propano ( C3H8):
C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O
Para o butano ( C4H10):
C4H10 + 132 O2 4 CO2 + 5 H2O

Passo 4

Como temos uma mistura igual de propano e butano, vamos considerar 1 mol de GLP, ou seja, 0,5 mol de propano e 0,5 mol de butano.
Combustão do propano:
0,5 , C3H8 + 2,5 , O2 1,5 , CO2 + 2 , H2O
Combustão do butano:
0,5 , C4H10 + 3,25 , O2 2 , CO2 + 2,5 , H2O

Passo 5

Agora, somando as duas reações:
0,5 , GLP + (2,5 + 3,25) , O2 (1,5 + 2) , CO2 + (2 + 2,5) , H2O
Simplificando:
0,5 , GLP + 5,75 , O2 3,5 , CO2 + 4,5 , H2O

Passo 6

Sabemos que o volume de ar teórico é de 27,38 litros, que corresponde a 5,75 litros de O2. Como o ar é composto aproximadamente por 21% de O2, podemos confirmar:
Volume, de, ar, teórico = 5,75 , L , O20,21 approx 27,38 , L ó

Passo 7

Agora, vamos calcular os volumes dos produtos. Pela estequiometria, teremos:
3,5 , CO2 + 4,5 , H2O
Considerando que estamos nas mesmas condições de temperatura e pressão, os volumes se mantém proporcionais aos coeficientes molares.

Passo 8

Os volumes dos fumos serão a soma dos volumes de CO2 e H2O:
Volume, de, fumar = 3,5 , L, CO2 + 4,5 , L, H2O = 8 , L

Passo 9

Para a composição volumétrica dos gases no fumo:
  • CO2: 3,5 L
  • H2O: 4,5 L
Total: 8 L
Calculando as porcentagens:
% , CO2 = ( 3,58 ) times 100 approx 43,75%
% , H2O = ( 4,58 ) times 100 approx 56,25%

Resposta

O volume de fumos formado é de 8 , L, composto aproximadamente por 43,75% de CO2 e 56,25% de H2O nas condições experimentais de 27°C e 700 mmHg.

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