A obtenção de etanol, a partir de sacarose (açúcar) por fermentaçāo, pode ser representada pela seguinte equaçāo:
C12 H2 O11+H2 O 4 C2 H5 OH+4 CO2
a) Admitindo-se que o processo tenha rendimento de 90 % e que o etanol seja anidro (puro), calcule a massa (em kg) de açúcar necessária para produzir um volume de 100 litros de etanol, suficiente para encher o tanque de dois automóveis,
b) A uma velocidade constante de 50 km / h, um automóvel faz cerca de 10 km por litro de etanol. Considerando a queima total do combustivel, qual deve ser o volume de gás carbónico ( CO2 ) em metros cúbicos, lançado na atmosfera pelo automóvel, após 5 horas de viagem?
Dados: volume molar do CO2=25 L / mol2, 1 dm^3=1 L, Densidade do etanol = 0,8 g / cm^3

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício que tem duas partes. A primeira parte (a) envolve calcular a quantidade de açúcar necessária para produzir 100 litros de etanol com um rendimento de 90%. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas nas reações químicas. Precisaremos das massas molar das substâncias envolvidas e entender a relação entre elas na equação química dada.

Passo 2

Primeiro, vamos analisar a equação química fornecida:
C12 H22 O11 + H2 O 4 C2 H5 OH + 4 CO2
Isso nos mostra que 1 mol de sacarose reage com 1 mol de água para produzir 4 moles de etanol e 4 moles de dióxido de carbono.

Passo 3

Vamos calcular a massa molar da sacarose ( Massa molar da sacarose = (12 times 12) + (22 times 1) + (11 times 16) = 144 + 22 + 176 = 342 , g/mol ):

Passo 4

Agora, a massa molar do etanol ( Massa molar do etanol = (2 times 12) + (6 times 1) + (1 times 16) = 24 + 6 + 16 = 46 , g/mol ):

Passo 5

Sabemos que a densidade do etanol é 100 , L = 100 times 1000 , cm^3 = 100000 , cm^3 . Vamos converter 100 litros para gramas:
Massa de etanol = 100000 , cm^3 times 0,8 , g/cm^3 = 80000 , g

Passo 6

Agora, vamos considerar o rendimento de 90%, ou seja, apenas 90% do etanol é efetivamente produzido. Portanto, a massa real de etanol necessária é:
Massa real de etanol = 80000 , g0,9 approx 88888,89 , g

Passo 7

Vamos calcular quantos moles de etanol isso representa:
Mo<=s de etanol = 88888,89 , g46 , g/mol approx 1930,21 , mol

Passo 8

Pela equação química, 4 moles de etanol são produzidos a partir de 1 mol de sacarose. Então, a quantidade de sacarose necessária é:
Mo<=s de sacarose = 1930,21 , mol4 approx 482,55 , mol

Passo 9

Finalmente, transformamos os moles de sacarose em massa:
Massa de sacarose = 482,55 , mol times 342 , g/mol approx 164,763.1 , g
Massa em kg = 164763.1 , g1000 approx 164,76 , kg

Resposta

a) É necessário aproximadamente 164,76 kg de açúcar para produzir 100 litros de etanol com um rendimento de 90%.

Exercícios relacionados