Durante a queima do carvão em uma churrasqueira ocorre a seguinte reação C(s) + O2 (g) ----> CO2 (g). Durante a queima de 4 kg de carvão, admitindo que sua composição seja 100% formada pelo elemento carbono, calcule:
a) O número de mols de carbono queimado
b) O número de mols de CO2 produzido.
c) A massa de CO2 produzida, em gramas.
d) O volume de CO2 produzido em litros.
e) O número de mols de O2 consumido.
f) A massa de O2 consumida, em gramas.

Passo 1

Beleza, galera! Vamos resolver esse exercício de química juntos. A gente vai analisar a queima do carvão na churrasqueira, onde o carbono © reage com o oxigênio (O₂) para formar dióxido de carbono (CO₂). A massa de carvão queimada é de 4 kg, e vamos supor que todo esse carvão é puro carbono. Precisamos calcular várias coisas aí: o número de mols de carbono queimado, o número de mols de CO₂ produzido, a massa de CO₂, o volume de CO₂ produzido, o número de mols de O₂ consumido e a massa de O₂ consumida. Vamos precisar usar conceitos de molaridade, massa molar, lei dos gases ideais e estequiometria das reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o número de mols de carbono queimado. Para isso, precisamos saber a massa do carvão e a massa molar do carbono. A massa molar do carbono é aproximadamente 12 g/mol. Como temos 4 kg de carvão, que é igual a 4000 gramas:
Número de mols de C = Massa de CMassa molar de C = 4000,g12,g/mol approx 333,33,mol ú

Passo 3

Agora, vamos ver quantos mols de CO₂ foram produzidos. Olhando a reação:
C + O2 CO2
A proporção é 1:1 entre C e CO₂. Então, para cada mol de C queimado, produzimos 1 mol de CO₂. Portanto, se queimamos aproximadamente 333,33 mol de C, também produzimos 333,33 mol de CO₂.
Número de mols de CO2 = 333,33,mol ú

Passo 4

Vamos calcular a massa de CO₂ produzida. Para isso, precisamos da massa molar do CO₂, que é a soma das massas molares do C e de dois O:
Massa molar do CO2 = 12,g/mol + 2 times 16,g/mol = 44,g/mol
Então, multiplicamos o número de mols pelo massa molar:
Massa de CO2 = 333,33,mol times 44,g/mol approx 14.666,52,g

Passo 5

Agora, vamos determinar o volume de CO₂ produzido em litros. Para isso, usamos a lei dos gases ideais:
PV = nRT
Onde:
  • $ P $ é a pressão (vamos assumir 1 atm)
  • $ V $ é o volume que queremos encontrar
  • $ n $ é o número de mols (333,33 mol)
  • $ R $ é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K)
  • $ T $ é a temperatura (vamos assumir 298 K, ou 25°C)
Rearranjando a equação para $ V $:
P

Passo 6

Vamos calcular o número de mols de O₂ consumido na reação. Olhando novamente a equação:
C + O2 CO2
A proporção é 1:1 entre C e O₂. Então, para cada mol de C queimado, consumimos 1 mol de O₂. Portanto, se queimamos 333,33 mol de C, também consumimos 333,33 mol de O₂.
Número de mols de O2 = 333,33,mol ú

Passo 7

Por fim, vamos determinar a massa de O₂ consumida. A massa molar do O₂ é aproximadamente 32 g/mol. Então, multiplicamos o número de mols pela massa molar:
Massa de O2 = 333,33,mol times 32,g/mol approx 10.666,56,g

Resposta

a) 333,33 mol de carbono queimado
b) 333,33 mol de CO₂ produzido
c) 14.666,52 g de CO₂ produzida
d) 8.166,53 litros de CO₂ produzido
e) 333,33 mol de O₂ consumido
f) 10.666,56 g de O₂ consumida

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