Etano é inicialmente misturado com oxigênio na proporção 80 % C2 H6 e 20 % O2. Esta mistura é queimada com 200 % de excesso de ar. 80 % do etano são transformados em CO2, 10 % em CO e 10% não são queimados.
Calcule a seletividade do CO2 em relação ao CO ;

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:
C2H6 + 72 O2 2 CO2 + 3 H2O
Isso significa que para cada mol de etano, precisamos de 3,5 mol de O₂.
Para 80 mol de C₂H₆:
80 mol C2H6 times 3,5 mol O2/mol C2H6 = 280 mol O2

Passo 5

Com 200% de excesso de ar, o total de O₂ disponível é:
280 mol times 3 = 840 mol O2
Mas inicialmente já tínhamos 20 mol de O₂ na mistura, então o total de O₂ disponível é:
840 mol + 20 mol = 860 mol O2

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:
64 mol CO2 times 11 mol O2/mol CO2 = 64 mol O2
Para CO:
8 mol CO times 12 mol O2/mol CO = 4 mol O2
Total de O₂ consumido:
64 + 4 = 68 mol O2

Passo 8

O oxigênio disponível era 860 mol, e usamos 68 mol para a queima. O restante de oxigênio não foi utilizado:
860 - 68 = 792 mol O2

Passo 9

Agora, para encontrar a seletividade da CO₂ em relação ao CO, usamos a fórmula:
Se<=ctividade = mol de CO2mol de CO
Substituindo os valores:
Se<=ctividade = 648 = 8

Resposta

A seletividade do CO2 em relação ao CO é 8.

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