O octano (C8 H18) éo principal componente do combustível gasolina. A combustão do octano, na presença de gás oxigênio, produz gás carbônico e água.
a) Escreva a equação balanceada para este processo.
b) Considerando uma massa de 1 kg de octano, qual deve ser o volume de gás CO2 liberado?
(Considere que nas condições da reação 1 mol equiv 22,4 L de gás).

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício sobre a combustão do octano, que é o principal componente da gasolina. A gente vai precisar conhecer um pouco de química, especialmente sobre reações de combustão e balanceamento de equações químicas. Vamos resolver duas partes: primeiro, escrever a equação balanceada da combustão do octano; depois, calcular o volume de dióxido de carbono ( CO2) liberado a partir de 1 kg de octano.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação da combustão do octano. A combustão é uma reação química onde um combustível reage com o oxigênio ( O2) e produz dióxido de carbono ( CO2) e água ( H2O). Então, inicialmente, a equação fica assim:
C8H18 + O2 CO2 + H2O

Passo 3

Agora, precisamos balancear essa equação, ou seja, garantir que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo nos dois lados da equação. Vamos contar os átomos de cada elemento:
  • Carbono ©: 8 no reagente, 1 na CO2
  • Hidrogênio (H): 18 no reagente, 2 na H2O
  • Oxigênio (O): 2 no O2, 2 na CO2 e 1 na H2O
Para balancear, começamos ajustando os carbons:
C8H18 + O2 8,CO2 + H2O
Agora, balanceamos os hidrogênios:
C8H18 + O2 8,CO2 + 9,H2O
Finalmente, balanceamos os oxigênios. No lado direito temos 8 times 2 = 16 oxigênios nas moléculas de CO2 e 9 times 1 = 9 oxigênios na água, totalizando 25 oxigênios. Como cada molécula de O2 tem 2 oxigênios, precisamos de 25/2 = 12,5 moléculas de O2:
C8H18 + 12,!5,O2 8,CO2 + 9,H2O
Para eliminar o número fracionário, multiplicamos todos os coeficientes por 2:
2,C8H18 + 25,O2 16,CO2 + 18,H2O

Passo 4

Agora, vamos para a segunda parte do exercício. Queremos saber qual o volume de CO2 liberado quando queimamos 1 kg de octano. Primeiro, vamos encontrar quantos mols de octano temos em 1 kg.
A massa molar do octano ( C8H18) é calculada assim:
  • Carbono: 12,g/mol times 8 = 96,g/mol
  • Hidrogênio: 1,g/mol times 18 = 18,g/mol
  • Total: 96 + 18 = 114,g/mol
Então, 1 kg de octano é 1000 g. O número de mols ( n) é:
n = massamassa molar = 1000,g114,g/mol approx 8,!77,mol

Passo 5

Pela equação balanceada, vemos que 2 mols de octano produzem 16 mols de CO2. Então, a relação é de 1 mol de octano para 8 mols de CO2.
Portanto, para 8,77 mols de octano, teremos:
8,!77,mol times 8 = 70,!16,mol,CO2

Passo 6

Sabemos que, nas condições dadas, 1 mol de gás ocupa 22,4 litros. Então, o volume total de CO2 produzido é:
70,!16,mol times 22,!4,L/mol approx 1571,!5,L

Resposta

Portanto, ao queimar 1 kg de octano, aproximadamente 1.571,5,L de CO2 são liberados.

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