Uma mistura combustível apresenta a seguinte composição em volume: metano 40 %, etano 30 %, monóxido de carbono 20 % e dióxido de carbono 10 %. Considerando a combustão completa de 1 L a CNTP com 10 % de ar em excesso, determinar o volume de ar real a 20 ^circ Ce 760 mmHg para a combustão de 1 L dessa mistura gasosa

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício de química sobre combustão completa de uma mistura de gases. A mistura é composta por metano (40 %), etano (30 %), monóxido de carbono (20 %) e dióxido de carbono (10 %) em volume. Precisamos calcular o volume real de ar necessário para queimar 1 litro dessa mistura, considerando 10 % de ar a mais (excesso) e as condições de temperatura e pressão fornecidas (20 °C e 760 mmHg). Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria da combustão e leis dos gases.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever as equações de combustão completa para cada componente da mistura. A combustão completa significa que todo o combustível reage com o oxigênio para formar dióxido de carbono e água.
  • Para o metano (CH₄):
    CH4 + 2,O2 CO2 + 2,H2O
  • Para o etano (C₂H₆):
    C2H6 + 72,O2 2,CO2 + 3,H2O
  • Para o monóxido de carbono (CO):
    2,CO + O2 2,CO2
O dióxido de carbono (CO₂) já está completamente oxidado, então não participa da combustão.

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade de oxigênio necessário para cada componente da mistura:
  • Metano (40 % de 1 L): 0,4 L
    0,4,L,CH4 times 2,O2/CH4 = 0,8,L,O2
  • Etano (30 % de 1 L): 0,3 L
    0,3,L,C2H6 times 72,O2/C2H6 = 1,05,L,O2
  • Monóxido de carbono (20 % de 1 L): 0,2 L
    0,2,L,CO times 12,O2/CO = 0,1,L,O2

Passo 4

Somando todo o oxigênio necessário:
0,8,L + 1,05,L + 0,1,L = 1,95,L,O2

Passo 5

Sabemos que o ar é composto por aproximadamente 21 % de oxigênio. Para encontrar o volume de ar necessário sem considerar o excesso:
Volume,de,ar,stoquiométrico = 1,95,L,O20,21 approx 9,29,L,ar é

Passo 6

Considerando 10 % de excesso de ar, multiplicamos o volume de ar stoquiométrico por 1,10:
Volume,real,de,ar = 9,29,L times 1,10 approx 10,22,L,ar

Resposta

O volume de ar real necessário para a combustão de 1 L da mistura gasosa é aproximadamente 10,22 L de ar.

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