Consideremos um carvão mineral cuja composição química, em porcentagem de peso, é a seguinte: carbono , hidrogênio , oxigênio , nitrogênio , enxofre , umidade , cinza . Determinar a quantidade volumétrica de ar real necessária para a combustão de 1 Kg desse carvão mineral, considerando de excesso de ar, em condições de e 700 mmHg .
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente descobrir quanto ar real é necessário para queimar 1 kg de carvão com uma composição específica. A gente vai usar conceitos de combustão e estequiometria, além de aplicar a Lei dos Gases Ideais para considerar as condições de temperatura e pressão fornecidas. Vamos precisar saber a composição do carvão, balancear as reações de combustão e calcular o ar necessário com 50% de excesso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a composição do carvão por peso:
- Carbono (C): 74%
- Hidrogênio (H): 5%
- Oxigênio (O): 5%
- Nitrogênio (N): 1%
- Enxofre (S): 1%
- Umidade: 9%
- Cinza: 5%
Como a umidade e a cinza não participam da combustão, vamos focar nos 74% de C, 5% de H, 1% de S, e os 5% de O, 1% de N que fazem parte do combustível.
Passo 3
Agora, vamos escrever as equações de combustão para os elementos que queimam:
1. Carbono:
2. Hidrogênio:
3. Enxofre:
O nitrogênio está presente no ar, mas não reage durante a combustão; ele apenas passa sem reagir.
Passo 4
Vamos calcular quanto de oxigênio (O₂) é necessário para queimar cada elemento:
1. Para o carbono:
Molaridade do C: 12 g/mol
Cada mol de C precisa de 1 mol de O₂:
2. Para o hidrogênio:
Molaridade do H: 1 g/mol
Cada 2 mol de H precisam de 1 mol de O₂:
3. Para o enxofre:
Molaridade do S: 32 g/mol
Cada mol de S precisa de 1 mol de O₂:
Passo 5
Agora, somamos todo o oxigênio necessário:
Esse é o oxigênio estocástico necessário para a combustão completa sem excesso.
Passo 6
O ar é composto por aproximadamente 21% de O₂ e 79% de N₂. Para encontrar os mols de ar necessários, usamos:
Agora, considerando 50% de excesso de ar:
Passo 7
Vamos converter os mols de ar para volume usando a Lei dos Gases Ideais:
Onde:
- (vamos converter para atm: )
-
-
-
Resposta
A quantidade volumétrica de ar real necessária para a combustão de 1 kg do carvão mineral é aproximadamente **16.627 litros**.
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Por que não devemos utilizar muito ar em excesso? Cite os motivos.
Um carvão mineral apresenta a seguinte composição em peso: , hidrogênio e Cinzas . As quantidades de nitrogênio e de enxofre são desprezíveis. A combustão se dará com de ar em excesso. Admitindo um grau de complementação de para o carbono, formando dióxido de carbono e supondo que os restantes do carbono produzam monóxido de carbono, determinar o volume de ar real que deve ser utilizado na combustão de 100 Kg desse carvão: 1) a CNTP 2) a 25 C e 690 mmHg .
Calcule o número de mols contidos em de cada uma das seguintes substâncias:
(a) Ag
(b)
(c)