A queima de calcário, dada pela reação abaixo, ocorre com de conversão em um certo forno industrial:
Pede-se: a) Qual a composição do sólido retirado do forno?; e b) Supondo que o calcário seja puro, quantos kg de são produzidos por kg de calcário queimado?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a queima de calcário. A gente vai trabalhar com reações químicas e fazer alguns cálculos de mass balance. O enunciado nos dá a reação de decomposição do calcário (CaCO₃) com 70% de conversão, e pede para descobrir a composição do sólido que sai do forno e quanto de dióxido de carbono (CO₂) é produzido por quilo de calcário queimado. Vamos precisar usar a estequiometria da reação e considerar a conversão parcial.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a reação química:
Isso significa que cada mol de calcário (CaCO₃) queima para formar um mol de óxido de cálcio (CaO) e um mol de dióxido de carbono (CO₂).

Passo 3

Com 70% de conversão, nem todo o calcário é convertido. Isso significa que, de 100 g de CaCO₃ que entram no forno, apenas 70 g são convertidos em CaO e CO₂, e os 30 g restantes permanecem como CaCO₃ não reagido.

Passo 4

Agora, vamos determinar a composição do sólido que sai do forno. Consideramos:
  • 70% de CaCO₃ é convertido em CaO e CO₂.
  • 30% de CaCO₃ permanece inalterado.
Então, a mistura sólida final terá:
  • 70% convertido em CaO.
  • 30% de CaCO₃ restante.

Passo 5

Para calcular a quantidade de CO₂ produzida por kg de CaCO₃ queimado, vamos usar as massas molares:
  • Massa molar de CaCO₃: 100 g/mol
  • Massa molar de CO₂: 44 g/mol
A reação mostra que 1 mol de CaCO₃ produz 1 mol de CO₂. Então, 100 g de CaCO₃ produzem 44 g de CO₂. Mas como a conversão é de 70%, apenas 70% de CaCO₃ é convertido.

Passo 6

Vamos calcular por kg de CaCO₃:
1 kg de CaCO₃ queimado a 70% de conversão significa que 0,7 kg de CaCO₃ são convertidos.
2. Cada kg de CaCO₃ convertido produz (44/100) = 0,44 kg de CO₂.
3. Então, 0,7 kg de CaCO₃ produzirão: 0,7 kg * 0,44 kg CO₂ / kg CaCO₃ = 0,308 kg CO₂.

Resposta

a) O sólido retirado do forno é uma mistura com 70% de óxido de cálcio (CaO) e 30% de calcário não reagido (CaCO₃).
b) São produzidos 0,308 kg de por kg de calcário queimado.

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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIMICA
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