Se 1 kg de benzeno (C6H6) é oxidado com oxigênio, quantos quilogramas de O 2 são necessários para converter todo o benzeno a CO 2 e H 2 O .

Passo 1

Beleza, vamos lá! O problema nos pede para descobrir quantos quilogramas de oxigênio (O₂) precisamos para oxidar completamente 1 kg de benzeno (C₆H₆) e transformá-lo em dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O). Para resolver isso, vamos precisar usar a estequiometria das reações químicas, que nos ajuda a relacionar as quantidades dos reagentes e produtos envolvidos na reação.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da reação de combustão do benzeno. A combustão completa de um hidrocarboneto como o benzeno ocorre na presença de oxigênio, formando dióxido de carbono e água. A equação geral é:
Agora, precisamos balancear essa equação para garantir que o número de átomos de cada elemento seja igual nos dois lados.

Passo 3

Vamos balancear os átomos de carbono © primeiro. O benzeno tem 6 átomos de carbono, então precisamos de 6 moléculas de CO₂:
Agora, balanceamos os hidrogênios (H). O benzeno tem 6 átomos de hidrogênio, então precisamos de 3 moléculas de H₂O para ter 6 hidrogênios:
Por último, balanceamos os oxigênios (O). No lado dos produtos, temos átomos de oxigênio nas CO₂ e átomos de oxigênio na H₂O, totalizando 15 átomos de oxigênio. Como cada molécula de O₂ tem 2 átomos de oxigênio, precisamos de moléculas de O₂:
Para evitar frações, podemos multiplicar todos os coeficientes por 2:

Passo 4

Agora que a equação está balanceada, vamos usar a relação molar para encontrar a quantidade de O₂ necessária para oxidar 1 kg de benzeno. Primeiro, precisamos calcular a massa molar do benzeno e do oxigênio.
A massa molar do benzeno (C₆H₆) é:
A massa molar do oxigênio (O₂) é:

Passo 5

Vamos determinar quantos mols de benzeno temos em 1 kg (1000 g):
Segundo a equação balanceada, 2 mols de C₆H₆ reagem com 15 mols de O₂. Então, para 12,81 mols de C₆H₆, a quantidade de O₂ necessária é:

Passo 6

Agora, vamos converter os mols de O₂ para quilogramas. Sabendo que a massa molar do O₂ é 32,00 g/mol:
Convertendo para quilogramas:

Resposta

Para oxidar completamente 1 kg de benzeno (C₆H₆) em dióxido de carbono e água, são necessários aproximadamente 3,07 kg de O₂.

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