Considere as equações não-balanceadas da combustão completa do etanol e do octano (principal componente da gasolina).
C2H6O(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)
C8H18(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)
a) Qual das duas reações químicas produz maiores quantidades de CO2 para a mesma quantidade de combustível?
b) Calcule a quantidade, em mols, de gás oxigênio consumido durante a queima de 1,0 L de etanol. (Adote: detanol ≅ 0,79 g/mL).
c) Calcule a quantidade, em mols, de gás oxigênio consumido durante a queima de 1,0 L de gasolina/octano. (Adote: doctano ≅ 0,75 g/mL).
d) Na falta de uma quantidade adequada de oxigênio, existe a possibilidade do combustível realizar combustão incompleta, produzindo muitos produtos indesejados como o gás monóxido de carbono (CO) e o carbono sólido (fuligem). Com base nos cálculos feitos em b) e c), qual dos dois combustíveis tem mais chances de sofrer combustão incompleta?
e) Qual das duas reações químicas você espera que produza mais energia durante a queima? Justifique.
f) Faça uma análise comparando os dois combustíveis em termos ambientais e energéticos.
Soluções para a tarefa
a) Qual das duas reações químicas produz maiores quantidades de CO₂ para a mesma quantidade de combustível?
C₂H₆O + ⁷/₂ O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
1 mol --------------- 2 mol
C₈H₁₈ + ²⁵/₂ O₂ → 8 CO₂ + 9 H₂O
1 mol --------------- 8 mol
A segunda reação produz maior quantidade de CO₂ para 1 mol de combustível queimado.
b) Calcule a quantidade, em mols, de gás oxigênio consumido durante a queima de 1,0 L de etanol. (Adote: d do etanol ≅ 0,79 g/mL).
v = 1,0 L = 1000 mL
MM do etanol = 46 g/mol
d = m / v
0,79 = m / 1000
m = 790 g
n = m / MM
n = 790 / 46
n = 17,17 mol
C₂H₆O + ⁷/₂ O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
1 mol ------------ ⁷/₂ mol
17,17 mol ------- x
x = 60,095 mol de O₂
c) Calcule a quantidade, em mols, de gás oxigênio consumido durante a queima de 1,0 L de gasolina/octano. (Adote: doctano ≅ 0,75 g/mL).
v = 1,0 L = 1000 mL
MM do etanol = 114 g/mol
d = m / v
0,75 = m / 1000
m = 750 g
n = m / MM
n = 750 / 114
n = 6,58 mol
C₈H₁₈ + ²⁵/₂ O₂ → 8 CO₂ + 9 H₂O
1 mol --------- ²⁵/₂ mol
6,58 mol ------- x
x = 751,19 mol de O₂
d) Na falta de uma quantidade adequada de oxigênio, existe a possibilidade do combustível realizar combustão incompleta, produzindo muitos produtos indesejados como o gás monóxido de carbono (CO) e o carbono sólido (fuligem). Com base nos cálculos feitos em b) e c), qual dos dois combustíveis tem mais chances de sofrer combustão incompleta?
A gasolina tem mais chance de sofrer combustão incompleta, pois exige uma quantidade maior de O₂.
e) Qual das duas reações químicas você espera que produza mais energia durante a queima? Justifique.
A combustão da gasolina produzirá mais energia, pois sua molécula possui mais ligações para romper.
f) Faça uma análise comparando os dois combustíveis em termos ambientais e energéticos.
A gasolina polui mais, mas fornece uma quantidade de energia maior por mol de combustível queimado, o que diminui a quantidade de combustível por joule de energia obtido.