Enunciado

O propano (C3H8) é queimado com o ar. Para cada caso, obtenha a equação de reação balanceada para a combustão completa

(a) com a quantidade de ar teórico.

(b) com 20% de ar em excesso.

(c) com 20% de ar em excesso, mas apenas 90% do propano sendo consumidos na reação.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

É dado que

O propano C 3 H 8 queima com o ar

Passo 3

a) a combustão completa de C 3 H 8 com a quantidade teórica de ar

C 3 H 8 + a O 2 + 3,76 N 2 → b C O 2 + c H 2 O + d N 2

Onde, 3,76   m o l s de N 2 acompanha cada mol de O 2 no ar

Passo 4

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

  • Carbono C : 3 = b
  • Hidrogênio H : 8 = 2 c → c = 4
  • Oxigênio O 2 : a = b + c / 2 = 5
  • Nitrogênio N 2 : d = a 3,76 = 18,8
  • Então, a equação química balanceada é

    C 3 H 8 + 5 O 2 + 3,76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + 18,8 N 2

    Passo 5

    b) A combustão completa de C 3 H 8 com 20 % de excesso de ar

    C 3 H 8 + 5 1,2 O 2 + 3,76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + α O 2 + β N 2

    Onde, 3,76   m o l s de N 2 acompanha cada mol de O 2 no ar

    C 3 H 8 + 6 O 2 + 3,76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + α O 2 + β N 2

    Passo 6

    Aplicando o princípio de conservação de massa ao oxigênio e ao nitrogênio respectivamente

    • Oxigênio O : 6 ⋅ 2 = 6 + 4 + 2 α → α = 1
    • Nitrogênio N 2 : β = 6 ⋅ 3,76 = 22,56

    Então, a equação química balanceada é

    C 3 H 8 + 6 O 2 + 3,76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + O 2 + 22,56 N 2

    Passo 7

    c) A combustão completa de C 3 H 8 com 20 % de excesso de ar e 90 % de combustível sendo consumido, logo 10 % de combustível não é queimado

    C 3 H 8 + 6 O 2 + 3,76 N 2 → 0,1 C 3 H 8 + α C O 2 + β H 2 O + γ O 2 + 22,56 N 2

    Onde, 3,76   m o l s de N 2 acompanha cada mol de O 2 no ar

    Passo 8

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

  • Carbono C : 3 = 0,3 + α → α = 2,7
  • Hidrogênio H : 8 = 0,8 + 2 β → β = 3,6
  • Oxigênio O 2 : 12 = 2 α + β + 2 γ → γ = 1,5

Então, a equação química balanceada é

C 3 H 8 + 6 O 2 + 3,76 N 2 → 0,1 C 3 H 8 + 2,7 C O 2 + 3,6 H 2 O + 1,5 O 2 + 22,56 N 2

Resposta

a) C 3 H 8 + 5 O 2 + 3,76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + 18,8 N 2

b) C 3 H 8 + 6 O 2 + 3,76 N 2 → 3 C O 2 + 4 H 2 O + O 2 + 22,56 N 2

c) C 3 H 8 + 6 O 2 + 3,76 N 2 → 0,1 C 3 H 8 + 2,7 C O 2 + 3,6 H 2 O + 1,5 O 2 + 22,56 N 2

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