Em um forno o resultado da queima de um combustível hidrocarboneto puro resultou na seguinte análise do gás de combustão seco: 7,5 % 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 CO2 e 7,5% de O2. 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.
  • CO2: 7,5 mol
  • O2: 7,5 mol
  • Outros gases (como N2): 100 mol - 7,5 mol - 7,5 mol = 85 mol

Passo 3

A equação geral da combustão de um hidrocarboneto puro CxHy é:
CxHy + ( x + y4 )O2 xCO2 + y2H2O
Aqui, x e y 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 CO2 produzido requer 1 mol de O2, de acordo com a equação acima.
Então, para 7,5 mol de CO2, a quantidade teórica de O2 necessária é:
O2 teórico = 7,5 mol ó

Passo 5

No gás de combustão seco, temos 7,5 mol de O2 inativo, o que representa o excesso de oxigênio usado na queima. Portanto, o excesso de oxigênio é igual à quantidade de O2 observada no produto seco.
Excesso de O2 = 7,5 mol

Passo 6

Agora, para encontrar a composição do gás de combustão úmido, precisamos considerar a formação de água ( H2O) durante a combustão. Cada mol de CO2 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 CxHy. A quantidade de água formada será:
H2O = y2 times 7,5 mol = 7,5y2 mol

Passo 7

Finalmente, a composição do gás de combustão úmido inclui CO2, H2O e o excesso de O2. Considerando que temos 85 mol de outros gases inertes, a composição total será:
  • CO2: 7,5 mol
  • H2O: 7,5y2 mol
  • O2: 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 CO2, 7,5y2 mol de H2O, 7,5 mol de O2 e 85 mol de outros gases inertes.

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