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 o rendimento de
.
Calcule o rendimento de
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma mistura inicial de 80% de etano (
) e 20% de oxigênio (
). Essa mistura vai ser queimada com 200% de excesso de ar. Durante a queima, 80% do etano vira dióxido de carbono (
), 10% vira monóxido de carbono (
) e 10% não queima. Nosso objetivo aqui é calcular o rendimento de dióxido de carbono, ou seja, quanto de
foi produzido em relação ao que poderia ser produzido na melhor das hipóteses. Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria da combustão e levar em conta o excesso de ar.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a proporção da mistura inicial. Temos 80% de
e 20% de
. Para facilitar, vamos supor que temos 100 mols da mistura total. Assim, teremos 80 mols de etano e 20 mols de oxigênio.
Passo 3
Agora, vamos considerar que 10% do etano não queima, ou seja, fica inalterado. Então, apenas 90% do etano está reagindo. Calculando isso:
Passo 4
A combustão completa do etano gera dióxido de carbono e água. A equação balanceada da combustão completa do etano é:
Isso significa que para cada 2 mols de etano, precisamos de 7 mols de oxigênio e produzimos 4 mols de
.
Passo 5
Como temos 72 mols de etano reagindo, vamos calcular a quantidade de
necessária para essa combustão completa:
Então, seriam necessários 252 mols de
para queimar 72 mols de etano.
Passo 6
Entretanto, a queima ocorre com 200% de excesso de ar. O “ar” é composto basicamente de 21% de
e 79% de
. O excesso de 200% significa que usamos o triplo da quantidade de ar necessária para a combustão completa (100% + 200% = 300%).
Passo 7
Mas, para simplificar, vamos focar apenas no oxigênio. Com 200% de excesso, a quantidade total de oxigênio fornecida é:
Passo 8
Agora, vamos calcular quantos mols de
são realmente produzidos. Sabemos que 80% do etano que reage vira
. Então:
Passo 9
O rendimento de
é a relação entre o
produzido e o
que seria produzido em uma combustão completa sem nenhum excesso de ar ou ineficiência. Na combustão completa sem excessos, teríamos 115,2 mols de
produzidos a partir dos 72 mols de etano que realmente reagem.
Resposta
O rendimento de
é de 115,2 mols.