Um gás contém (em massa) 5% de
de
de
de
, e o restante de água. Calcule a composição molar deste gás em base seca e em base úmida, e a razão mols
de gás seco.
Passo 1
Então, a gente tem um gás que é uma mistura de várias substâncias: 5% de propano (C₃H₈), 5% de butano (C₄H₁₀), 16% de oxigênio (O₂), 38% de nitrogênio (N₂) e o restante é água (H₂O). O que precisamos fazer é descobrir a composição molar dessa mistura considerando duas situações: uma base seca (sem a água) e uma base úmida (com a água). Além disso, vamos calcular a razão entre as mols de água e as mols de gás seco. Para isso, vamos usar conceitos de química como massa molar, fração molar e balanço de massa.
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir qual é a porcentagem de água na mistura. Sabemos que todas as porcentagens devem somar 100%.
Então, a mistura é composta por:
- 5% C₃H₈
- 5% C₄H₁₀
- 16% O₂
- 38% N₂
- 36% H₂O
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de mols de cada componente por 100 g de mistura para facilitar os cálculos.
Primeiro, vamos usar as massas molares:
- C₃H₈: (3×12) + (8×1) = 36 + 8 = 44 g/mol
- C₄H₁₀: (4×12) + (10×1) = 48 + 10 = 58 g/mol
- O₂: 32 g/mol
- N₂: 28 g/mol
- H₂O: 18 g/mol
Agora, calculamos os mols de cada componente:
Passo 4
Agora, para encontrar a composição molar em base seca, precisamos considerar apenas os componentes que não são água. Isso significa que vamos excluir os mols de H₂O.
Total de mols na base seca:
Agora, calculamos a fração molar de cada componente seco:
Passo 5
Para a base úmida, consideramos todos os componentes, incluindo a água. Vamos calcular a fração molar de cada componente em relação ao total de mols (2,0568 + 2 = 4,0568 mol).
Passo 6
Por fim, vamos calcular a razão entre as mols de H₂O e as mols de gás seco.
Resposta
A composição molar do gás em base seca é aproximadamente:
- C₃H₈: 5,53%
- C₄H₁₀: 4,19%
- O₂: 24,32%
- N₂: 65,95%
Em base úmida, a composição molar é aproximadamente:
- C₃H₈: 2,80%
- C₄H₁₀: 2,13%
- O₂: 12,33%
- N₂: 33,45%
- H₂O: 49,29%
A razão molar de H₂O por mol de gás seco é aproximadamente 0,973 mol H₂O/mol de gás seco.