Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 4.1 - Ex. 104
Suponha que de gás propano, , em e , foram misturados com de gás oxigênio nas mesmas condições de pressão e temperatura e reagiram para formar o gás dióxido de carbono e água líquida. Ignore o volume da água formada e determine o volume final da mistura (incluindo produtos e excesso de reagente) em e . Supunha que a reação se completou.
Passo 1
Primeiro escrevemos a equação desbalanceada e depois balanceamos a equação colocando o coeficiente na frente das substâncias. Lembre-se de que a combustão produz dióxido de carbono gasoso e água líquida. A reação não balanceada de combustão do propano é a seguinte:
Para balancear os átomos de , colocamos um coeficiente antes do , porque temos átomos de no lado esquerdo e um átomo de no lado direito.
Para balancear os átomos de , colocamos um coeficiente antes do , porque temos átomos de no lado esquerdo e átomos de no lado direito.
Para balancear os átomos de , colocamos um coeficiente antes do , porque temos átomos de no lado esquerdo e átomos de no lado direito.
Esta é a equação balanceada para a combustão do propano.
Passo 2
Primero precisamos encontrar o número de mols de propano e oxigênio presentes em e respectivamente. A equação do gás ideal é a seguinte:
Reorganizando explicitando o número de mol :
Aqui, é pressão, é volume, é constante d gás ideal, é o número de mols e é a temperatura.
Os valores para o são os seguintes:
Substitua os valores na equação para determinar o número de mols de propano.
Assim, a quantidade de mols de é .
Passo 3
Os valores para o são os seguintes:
Substitua os valores na equação para determinar o número de mols de propano.
Assim, a quantidade de mols de é .
Passo 4
Os valores para o são os seguintes:
Substitua os valores na equação para determinar o número de mols de propano.
Assim, a quantidade de mols de é .
Passo 5
A relação estequiométrica da equação da combustão balanceada para o e o é a seguintes:
Determinamos agora o número de mols de necessárias para reagir com de usando a relação estequiométrica.
Ou seja, de são necessários para reagir com de . Assim temos que é o reagente limitante e de permanecerá na mistura de reação.
Passo 6
A relação estequiométrica da equação da combustão balanceada para o e o é a seguintes:
Determinamos agora o número de mols de formados na reação de combustão. A partir da relação estequiométrica acima, temos que:
Assim, de será produzido.
Passo 7
A expressão do gás ideal explicitando o volume é a seguinte:
Aqui, é o número de mols de produzidos mais o número de mols de em excesso.
Substitua os valores na equação a seguir para determinar o volume final da mistura.
Assim, o volume final da mistura é .