Uma determinada indústria queima metano (CH4) para aquecer seus reatores conforme a equação balanceada:
CH4(g)+2 O2(g) CO2(g)+2 H2 O(g)
Considerando a queima completa do CH4 e que há excesso de 20 % de O2, qual a massa de O2 utilizada para que uma tonelada de CO2 seja produzida? Dados: MM (CO2)=44 g / mol ; MM(O2)=32 g / mol

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descobrir quanto de oxigênio ( O2) é usado quando queimamos metano ( CH4) para produzir uma tonelada de dióxido de carbono ( CO2). Vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações de quantidade entre reagentes e produtos em uma reação química. Vamos lá!

Passo 2

Primeiro, vamos entender a equação balanceada da queima do metano:
CH4(g) + 2,O2(g) CO2(g) + 2,H2O(g)
Isso significa que 1 mol de metano reage com 2 mols de oxigênio para produzir 1 mol de dióxido de carbono e 2 mols de água.

Passo 3

Agora, vamos converter a massa de CO2 que queremos produzir (1 tonelada) para gramas, já que as massas molares estão em gramas por mol:
1,tonelada = 1000,kg = 1,000,000,g

Passo 4

Vamos calcular quantos mols de CO2 correspondem a 1.000.000 g:
Número de mols de CO2 = MassaMassa molar = 1,000,000,g44,g/mol approx 22,727,27,mol ú

Passo 5

Segundo a equação balanceada, para cada mol de CO2, precisamos de 2 mols de O2. Então, a quantidade de O2 necessária sem o excesso é:
22,727,27,mol times 2 = 45,454,54,mol
Como há um excesso de 20%, a quantidade total de O2 utilizada será:
45,454,54,mol times 1,20 = 54,545,45,mol

Passo 6

Finalmente, vamos converter os mols de O2 de volta para gramas:
Massa de O2 = Número de mols times Massa molar = 54,545,45,mol times 32,g/mol = 1,745,454,40,g ú
Convertendo para toneladas:
1,745,454,40,g = 1,745,45,kg approx 1,75,toneladas

Resposta

A massa de O2 utilizada para produzir uma tonelada de CO2 é aproximadamente 1,75 toneladas.

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