Em um forno o resultado da queima de um combustível hidrocarboneto puro resultou na seguinte análise do gás de combustão seco: de CO2 e 7,5% de O2. Calcule a quantidade em excesso de oxigênio usado e a composição do gás de combustão úmido.
Dados: Números atômicos - C (12); N (14); O (16), e H (1); Ar (29

Passo 1

Vamos resolver um problema de combustão de hidrocarboneto. A questão nos dá a composição dos gases de combustão secos após queimar um combustível hidrocarboneto puro: 7,5% de e 7,5% de . Precisamos calcular a quantidade de oxigênio em excesso usado na queima e também determinar a composição dos gases de combustão úmidos. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria de combustão e balanço de massas.

Passo 2

Primeiro, vamos considerar que estamos trabalhando com 100 mols de gás de combustão seco. Isso facilita os cálculos, pois podemos diretamente interpretar as porcentagens como mols.
  • : 7,5 mol
  • : 7,5 mol
  • Outros gases (como ): 100 mol - 7,5 mol - 7,5 mol = 85 mol

Passo 3

A equação geral da combustão de um hidrocarboneto puro é:
Aqui, e representam o número de átomos de carbono e hidrogênio no hidrocarboneto, respectivamente.

Passo 4

Vamos identificar a quantidade teórica de oxigênio necessária para a queima completa. Sabemos que cada mol de produzido requer 1 mol de , de acordo com a equação acima.
Então, para 7,5 mol de , a quantidade teórica de necessária é:
ó

Passo 5

No gás de combustão seco, temos 7,5 mol de inativo, o que representa o excesso de oxigênio usado na queima. Portanto, o excesso de oxigênio é igual à quantidade de observada no produto seco.

Passo 6

Agora, para encontrar a composição do gás de combustão úmido, precisamos considerar a formação de água ( ) durante a combustão. Cada mol de deriva de um mol de carbono queimado e forma 1 mol de água para cada 2 mols de hidrogênio no hidrocarboneto.
Vamos supor que o hidrocarboneto seja . A quantidade de água formada será:

Passo 7

Finalmente, a composição do gás de combustão úmido inclui , e o excesso de . Considerando que temos 85 mol de outros gases inertes, a composição total será:
  • : 7,5 mol
  • : mol
  • : 7,5 mol
  • Outros gases: 85 mol

Resposta

A quantidade de oxigênio em excesso usado é de 7,5 mol. A composição do gás de combustão úmido é composta por 7,5 mol de , mol de , 7,5 mol de e 85 mol de outros gases inertes.

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