Propano é queimado com ar. Determine a composição molar do produto gasoso, considerando que não ocorre formação de monóxido de carbono se:
20 % de excesso de ar, 100 % de conversão do combustível.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos pede para determinar a composição molar dos produtos gasosos quando o propano (C₃H₈) é queimado com ar, considerando 20% de excesso de ar e 100% de conversão do combustível, sem formação de monóxido de carbono (CO). Isso envolve conceitos de estequiometria de combustão e excesso de ar.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da combustão completa do propano com ar. A combustão completa significa que todo o carbono vira dióxido de carbono (CO₂) e todo o hidrogênio vira água (H₂O).
A fórmula do propano é C₃H₈. Então, a combustão completa com oxigênio (O₂) seria:
C3H8 + O2 CO2 + H2O

Passo 3

Agora, balanceamos a equação:
  • Carbono: 3 C no propano → 3 CO₂
  • Hidrogênio: 8 H no propano → 4 H₂O
  • Oxigênio: Cada CO₂ tem 2 O e cada H₂O tem 1 O. Total de O nos produtos: C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O O.
  • Portanto, precisamos de 5 O₂ para fornecer os 10 O.
Então, a equação balanceada é:

Passo 4

Sabemos que o ar é composto principalmente de oxigênio (21%) e nitrogênio (79%). Para cada mole de O₂, temos aproximadamente 3,76 moles de N₂.
Então, a combustão com ar será:
C3H8 + 5 (O2 + 3,76 N2) 3 CO2 + 4 H2O + 18,8 N2

Passo 5

Agora, considerando o excesso de ar de 20%, isso significa que estamos usando 120% do ar necessário para a combustão completa.
Então, o ar fornecido será:
5 times 1,2 = 6 mo<=s de O2
6 times 3,76 = 22,56 mo<=s de N2

Passo 6

Com o excesso de ar, nem todo o oxigênio será consumido na combustão. A quantidade de O₂ que sobra é:
6 - 5 = 1 mo<= de O2

Passo 7

Agora, reunimos todos os produtos:
  • 3 moles de CO₂
  • 4 moles de H₂O
  • 1 mole de O₂ (excesso)
  • 22,56 moles de N₂
Total de moles nos produtos:
3 + 4 + 1 + 22,56 = 30,56 mo<=s

Passo 8

Finalmente, calculamos a composição molar de cada componente dividindo cada quantidade pelo total de moles:
  • CO₂:
  • H₂O:
  • O₂:
  • N₂:

Resposta

A composição molar dos produtos gasosos é aproximadamente 9,81% de CO₂, 13,09% de H₂O, 3,27% de O₂ e 73,83% de N₂.

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