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
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:
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.