Quantas libras de O2 são necessárias para queimar 10 lb de benzeno (C6 H6) para produzir CO2 e H2 O ?

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão de química juntos! A pergunta é: quantas libras de O2 são necessárias para queimar 10 libras de benzeno (C6H6) e transformar tudo em CO2 e H2O? Vamos usar o conteúdo de estequiometria, que é a parte da química que estuda as quantidades das substâncias envolvidas nas reações químicas. Para isso, precisamos balancear a equação da combustão e fazer algumas conversões de massa para mols.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação química da combustão do benzeno. A combustão completa de um hidrocarboneto como o benzeno com O2 produz dióxido de carbono CO2 e água H2O. A equação geral fica assim:
C6H6 + O2 CO2 + H2O

Passo 3

Agora, precisamos balancear essa equação para termos as proporções corretas das substâncias. Vamos fazer isso passo a passo:
  1. Tem 6 átomos de carbono no benzeno, então precisamos de 6 moléculas de CO2:
C6H6 + O2 6,CO2 + H2O
  1. Há 6 átomos de hidrogênio no benzeno, então precisamos de 3 moléculas de H2O:
C6H6 + O2 6,CO2 + 3,H2O
  1. Agora, contamos os oxigênios nos produtos: cada CO2 tem 2 oxigênios e cada H2O tem 1, então temos 6 times 2 + 3 times 1 = 15 oxigênios.
  2. Isso significa que precisamos de 15/2 = 7,5 moléculas de O2. Para evitar frações, multiplicamos todos os coeficientes por 2:
2,C6H6 + 15,O2 12,CO2 + 6,H2O

Passo 4

Agora que a equação está balanceada, vamos calcular quantas libras de O2 são necessárias para queimar 10 libras de benzeno. Primeiro, precisamos converter essas massas para mols usando as massas molares:
  • Massa molar do benzeno, C6H6: (6 times 12,01) + (6 times 1,008) = 78,11,g/mol
  • Massa molar do oxigênio, O2: 2 times 16,00 = 32,00,g/mol
Como temos as massas em libras, vamos converter para gramas (1 libra = 453,592 gramas):
  • 10 lb de benzeno: 10 times 453,592 = 4535,92,g
  • Queremos encontrar a massa de O2, que vamos chamar de x.
Usando a proporção da equação balanceada:
2,C6H6 : 15,O2
Logo, para 4535,92 g de benzeno:
152 = x4535,92
Primeiro, calculamos os mols de benzeno:
Mols de C6H6 = 4535,9278,11 approx 58,07,mols
Segundo, usamos a estequiometria para encontrar os mols de O2:
Mols de O2 = 58,07 times 152 = 58,07 times 7,5 approx 435,52,mols
Finalmente, convertendo os mols de O2 para gramas e depois para libras:
Massa de O2 = 435,52 times 32,00 approx 13936,64,g
Massa em libras = 13936,64453,592 approx 30,7,lb

Resposta

São necessárias aproximadamente 30,7 libras de O2 para queimar 10 libras de benzeno (C6H6), produzindo dióxido de carbono CO2 e água H2O.

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