Enunciado

O álcool metílico (CH3OH) queima com 200% de ar teórico, gerando CO2, H2O, O2 e N2. Determine

(a) a equação de reação balanceada.

(b) a razão ar–combustível uma em base mássica.

(c) a análise molar dos produtos.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

a) a equação química balanceada é

C H 3 O H + c O 2 + 3,76 N 2 → a C O 2 + b H 2 O + d N 2

Aplicando o princípio de conservação de massa ao carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, respectivamente

  • Carbono C : a = 1
  • Hidrogênio H : 2 b = 4 → b = 2
  • Oxigênio O : 1 + 2 c = 2 a + b → c = 1,5
  • Nitrogênio N : d = 3,76 c = 5,64
  • Então a equação química normal balanceada sem o excesso de ar é

    C H 3 O H + 1,5 O 2 + 3,76 N 2 → 1 C O 2 + 2 H 2 O + 5,64 N 2

    Passo 3

    A equação química com 200 % de excesso de ar é

    C H 3 O H + 2 c O 2 + 3,76 N 2 → a C O 2 + b H 2 O + 2 c - 1,5 O 2 + d N 2

    Aplicando o princípio de conservação de massa ao carbono, hidrogênio e nitrogênio, respectivamente

  • Carbono C : a = 1
  • Hidrogênio H : 2 b = 4 → b = 2
  • Nitrogênio N : d = 2 c ⋅ 3,76 = 11,28

Então a equação química normal balanceada com 200 % de excesso de oxigênio é

C H 3 O H + 3 O 2 + 3,76 N 2 → 1 C O 2 + 2 H 2 O + 1,5 O 2 + 11,28 N 2

Passo 3

b) a razão de ar e combustível na base molar é

A F - = n a r n c o m b u s t í v e l = 3 ⋅ 4,76 1 = 14,28

A razão de ar e combustível na base de massa é

A F = A F - ⋅ M a r M c o m b u s t í v e l

Pegando os pesos moleculares da Tabela A-2E de propriedades de elementos selecionados

M a r = 28,07   l b / l b ⋅ m o l

M c o m b = 32,04   l b / l b ⋅ m o l

Substituindo para a razão de ar e combustível na base de massa

A F = 14,28 ⋅ 28,07 32,04

∴ A F = 12,51

Passo 4

c) a porcentagem de mols de oxigênio, dióxido de carbono, água e nitrogênio, respectivamente é

O = 1,5 1,5 + 1 + 2 + 11,28 ⋅ 100 = 9,5 %

C = 1 1,5 + 1 + 2 + 11,28 ⋅ 100 = 6,3 %

H = 2 1,5 + 1 + 2 + 11,28 ⋅ 100 = 12,6 %

N = 1 1,28 1,5 + 1 + 2 + 11,28 ⋅ 100 = 71,48 %

Resposta

a) C H 3 O H + 3 O 2 + 3,76 N 2 → 1 C O 2 + 2 H 2 O + 1,5 O 2 + 11,28 N 2

b) A F = 12,51

c) O = 9,5 %

C = 6,3 %

H = 12,6 %

N = 71,48 %

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