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 o rendimento de CO2.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma mistura inicial de 80% de etano ( C2H6) e 20% de oxigênio ( O2). Essa mistura vai ser queimada com 200% de excesso de ar. Durante a queima, 80% do etano vira dióxido de carbono ( CO2), 10% vira monóxido de carbono ( CO) e 10% não queima. Nosso objetivo aqui é calcular o rendimento de dióxido de carbono, ou seja, quanto de CO2 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 C2H6 e 20% de O2. 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:
Etano que rea>= = 80 , mols times 0,90 = 72 , mols

Passo 4

A combustão completa do etano gera dióxido de carbono e água. A equação balanceada da combustão completa do etano é:
2,C2H6 + 7,O2 4,CO2 + 6,H2O
Isso significa que para cada 2 mols de etano, precisamos de 7 mols de oxigênio e produzimos 4 mols de CO2.

Passo 5

Como temos 72 mols de etano reagindo, vamos calcular a quantidade de O2 necessária para essa combustão completa:
7,mol,O22,mol,C2H6 times 72,mol,C2H6 = 252,mol,O2
Então, seriam necessários 252 mols de O2 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 O2 e 79% de N2. 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:
O2,fornecido = 252,mol,O2 times 3 = 756,mol,O2

Passo 8

Agora, vamos calcular quantos mols de CO2 são realmente produzidos. Sabemos que 80% do etano que reage vira CO2. Então:
Etano que vira CO2 = 72,mol times 0,80 = 57,6,mol Produção de CO2 = 4,mol,CO22,mol,C2H6 times 57,6,mol,C2H6 = 115,2,mol,CO2 çã

Passo 9

O rendimento de CO2 é a relação entre o CO2 produzido e o CO2 que seria produzido em uma combustão completa sem nenhum excesso de ar ou ineficiência. Na combustão completa sem excessos, teríamos 115,2 mols de CO2 produzidos a partir dos 72 mols de etano que realmente reagem.

Resposta

O rendimento de CO2 é de 115,2 mols.

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