Etano é inicialmente misturado com oxigênio na proporção
e
. Esta mistura é queimada com
de excesso de ar.
do etano são transformados em
em CO e 10% não são queimados.
Calcule a seletividade do
em relação ao CO ;
Calcule a seletividade do
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a queima do etano (C₂H₆) com oxigênio (O₂) na presença de ar em excesso. Precisamos calcular a seletividade da CO₂ em relação ao CO. Isso envolve conhecimentos de estequiometria de combustão e conceitos de seletividade química. Para resolver, vamos precisar entender as proporções dos reagentes, como ocorre a conversão do etano e aplicar fórmulas básicas de química para encontrar a resposta.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a mistura inicial. Temos 80% de etano (C₂H₆) e 20% de oxigênio (O₂). Vamos supor que temos 100 mol da mistura para facilitar os cálculos. Assim, temos:
- 80 mol de C₂H₆
- 20 mol de O₂
Passo 3
A mistura é queimada com 200% de excesso de ar. O excesso de ar significa que temos mais oxigênio do que o necessário para a combustão completa. 200% de excesso significa que temos três vezes o oxigênio necessário (100% + 200% = 300%).
Passo 4
Vamos calcular a quantidade de oxigênio necessária para a combustão completa do etano. A combustão completa do etano é representada pela reação:
Isso significa que para cada mol de etano, precisamos de 3,5 mol de O₂.
Para 80 mol de C₂H₆:
Passo 5
Com 200% de excesso de ar, o total de O₂ disponível é:
Mas inicialmente já tínhamos 20 mol de O₂ na mistura, então o total de O₂ disponível é:
Passo 6
Agora, sabemos que 80% do etano é convertido em CO₂, 10% em CO e 10% não são queimados. Portanto:
- CO₂ produzido: 80% de 80 mol = 64 mol
- CO produzido: 10% de 80 mol = 8 mol
- Etano não queimado: 10% de 80 mol = 8 mol
Passo 7
Vamos calcular a quantidade de oxigênio consumido na formação de CO₂ e CO.
Para CO₂:
Para CO:
Total de O₂ consumido:
Passo 8
O oxigênio disponível era 860 mol, e usamos 68 mol para a queima. O restante de oxigênio não foi utilizado:
Passo 9
Agora, para encontrar a seletividade da CO₂ em relação ao CO, usamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
A seletividade do
em relação ao CO é 8.