Propano é queimado com ar. Determine a composição molar do produto gasoso, considerando que não ocorre formação de monóxido de carbono se:
de excesso de ar,
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:
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:
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:
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:
Passo 6
Com o excesso de ar, nem todo o oxigênio será consumido na combustão. A quantidade de O₂ que sobra é:
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:
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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