Na reação de 230 g de etanol (C2 H6 O) com O2 são produzidos CO2 e H2 O. Para essa combustão,
(a) Quantas moléculas de H2 O serão produzidas?
(b) Qual volume de O2 será consumido caso a temperatura seja de 300 K e pressão de 100 kPa ?
Resp.: (a) 9,033 times 10^24 moléculas de H2 O; (b) V=374,13 L

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre a combustão do etanol ( C2H6O) com oxigênio ( O2) para produzir dióxido de carbono ( CO2) e água ( H2O). A matéria que vamos usar aqui é a estequiometria das reações químicas, que nos ajuda a calcular quantidades de reagentes e produtos. Para resolver, vamos precisar balancear a equação química, usar a massa molar do etanol, aplicar a constante de Avogadro para converter moles em moléculas e a equação dos gases ideais para calcular o volume de oxigênio consumido.

Passo 2

Primeiro, vamos balancear a equação da combustão do etanol. A combustão completa de um álcool como o etanol envolve oxigênio reagindo para formar dióxido de carbono e água. A equação não balanceada fica assim:
C2H6O + O2 CO2 + H2O
Balanceando os átomos de cada elemento:
  • Carbono: 2 na esquerda, então precisamos de 2 CO2
  • Hidrogênio: 6 na esquerda, então precisamos de 3 H2O
  • Oxigênio: Conta dos oxigênios: à esquerda temos 1 no etanol e 2 no O2, totalizando 3. À direita, temos 4 dos 2 CO2 e 3 das 3 H2O, totalizando 7. Ajustando o O2 para balancear, temos:
C2H6O + 72 O2 2CO2 + 3H2O
Para evitar frações, multiplicamos tudo por 2:
2C2H6O + 7O2 4CO2 + 6H2O

Passo 3

Vamos resolver a parte (a): Quantas moléculas de H2O são produzidas a partir de 230 g de etanol.
Primeiro, encontramos a massa molar do etanol ( C2H6O):
  • Carbono ©: 12,01 g/mol × 2 = 24,02 g/mol
  • Hidrogênio (H): 1,008 g/mol × 6 = 6,048 g/mol
  • Oxigênio (O): 16,00 g/mol × 1 = 16,00 g/mol
Total: 24,02 + 6,048 + 16,00 = 46,068 g/mol
Agora, calculamos os moles de etanol:
Mo<=s de C2H6O = 230,g46,068,g/mol approx 4,995,mol
Segundo a equação balanceada, 2 mol de etanol produzem 6 mol de água. Então, a relação é:
Mo<=s de H2O = 62 times 4,995,mol = 14,985,mol
Agora, usamos a constante de Avogadro para encontrar o número de moléculas:
Número de moléculas = 14,985,mol times 6,022 times 10^23,mol^-1 approx 9,033 times 10^24,moléculas úéé

Passo 4

Agora, vamos para a parte (b): Qual o volume de O2 consumido a 300 K e 100 kPa.
Primeiro, novamente olhando a equação balanceada, 2 mol de etanol consomem 7 mol de O2. Então, para 4,995 mol de etanol, teremos:
Mo<=s de O2 = 72 times 4,995,mol = 17,4825,mol
Agora, vamos usar a equação dos gases ideais para encontrar o volume:
PV = nRT
Onde:
  • P = 100 kPa
  • n = 17,4825 mol
  • R = 8,314 J/(mol·K)
  • T = 300 K
Primeiro, convertemos R para L·kPa/(mol·K):
R = 8,314 J/(mol·K) = 8,314 times 10^-3 L·kPa/(mol·K)
Agora, isolamos V:
V = nRTP = 17,4825 times 8,314 times 10^-3 times 300100 approx 374,13,L

Resposta

(a) 9,033 times 10^24 moléculas de H2O;
(b) V=374,13,L

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