Um gás contém (em massa) 5% de C 3 H 8,5 % de C4 H10, 16 % de O2, 38 % de N2, e o restante de água. Calcule a composição molar deste gás em base seca e em base úmida, e a razão mols H2 O / mo<=s 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%.
% água = 100% - (5% + 5% + 16% + 38%) = 100% - 64% = 36% á
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:
Mols de C3H8 &= 5 g44 g/mol approx 0,1136 mol Mols de C4H10 &= 5 g58 g/mol approx 0,0862 mol Mols de O2 &= 16 g32 g/mol = 0,5 mol Mols de N2 &= 38 g28 g/mol approx 1,357 mol Mols de H2O &= 36 g18 g/mol = 2 mol

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:
0,1136 + 0,0862 + 0,5 + 1,357 approx 2,0568 mol
Agora, calculamos a fração molar de cada componente seco:
Fração molar de C3H8 &= 0,11362,0568 approx 0,0553 Fração molar de C4H10 &= 0,08622,0568 approx 0,0419 Fração molar de O2 &= 0,52,0568 approx 0,2432 Fração molar de N2 &= 1,3572,0568 approx 0,6595 çãçãçãçã

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).
Fração molar de C3H8 &= 0,11364,0568 approx 0,0280 Fração molar de C4H10 &= 0,08624,0568 approx 0,0213 Fração molar de O2 &= 0,54,0568 approx 0,1233 Fração molar de N2 &= 1,3574,0568 approx 0,3345 Fração molar de H2O &= 24,0568 approx 0,4929 çãçãçãçãçã

Passo 6

Por fim, vamos calcular a razão entre as mols de H₂O e as mols de gás seco.
Razão = Mols de H2OMols de gás seco = 22,0568 approx 0,973 ãá

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.

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