O gás liquefeito de petróleo é utilizado como combustível doméstico e composto por maior parte de
gas butano (C4H10). Sabendo disso, responda:
/ Massas atômicas: C=12u, H = 1u e O=16u.
a) Na queima de 174g de butano (C4H10), qual o volume (X) de (CO2) produzido na CNTP?
b) Determine o volume (V) de dióxido de carbono (CO2) produzido, a 26°C e 2 atm, a partir de 232g de
butano (C4H10)?
Soluções para a tarefa
a)
Primeiro deve-se balancear a equação da combustão total do butano:
C₄H₁₀ + 13/2O₂ ⇒ 4 CO₂ + 5 H₂O
Dica: a quantidade de CO₂ formado é igual a quantidade de carbonos na molécula que queima, no caso o Butano (C₄H₁₀). O número de águas formada é sempre igual ao número de hidrogênios do combustível (butano) dividido por 2. Veja: 10/2 = 5 H₂O. Depois disso feito, basta você balancear os oxigênios, lembrando que a quantidade de oxigênio pode ser colocada em forma de fração, a não ser quando peçam que seja os menores números inteiros.
cálculo do volume de CO₂ formado:
Nas CNTP 1 mol de qualquer gás tem o volume de 22,4 L.
Assim, é preciso saber quantos mols de CO₂ são formados a parti de 174 g de butano.
número de mols do butano:
n = m/MM
Onde, m = massa = 174 g e MM = massa molar = C₄H₁₀ = 4C + 10H = 4 . 12 + 10 . 1 = 58 g/mol.
n = m/MM n = 174/58 = 3 mol.
Olhando a equação temos que a relação de butano para o CO₂ é: a cada 1 mol de butano formam-se 4 mols de CO₂. Assim, em 3 mols de butano teremos:
Se: 1 mol de butano ------------------------------ 4 mols de CO₂
Então: 3 mol de butano ----------------------------- x mols de CO₂
Multiplicando cruzado:
x = 12 mols de CO₂
Se em 1 mol temos 22,4 L, nas CNTP, então em 12 mols teremos:
12 x 22,4 L = 268,8 L de CO₂ formado nas CNTP.
b)
Agora foi dado T = temperatura = 26ºC (299 K) e P = pressão = 2 atm. Massa de butano = 232 g.
Primeiro, converte-se a temperatura para Kelvin, pois com gases trabalhos na temperatura de Kelvin.
TK = TºC + 273
TK = 26 + 273 = 299 K
Agora é preciso descobrir quantos mols de CO₂ foram formados a partir de 232 g de butano.
nº de mols de butano:
n = m/MM
Com m = 232 g e MM = 58 g/mol
n = 232 / 58 = 4 mols de butano.
Sabendo que a proporção (relação) entre o butano e o CO₂ é de 1 para 4 (1:4) teremos:
Se: 1 mol de butano ----------------------- 4 mol de CO₂
Então: 4 mol de butano----------------------- x mol de CO₂
multiplicando cruzado:
x = 16 mol de CO₂
Agora com todos os dados encontrados basta jogar na fórmula de Clapeyron, para encontrar o volume de CO₂ na temperatura e pressão dada:
P . V = n . R . T
Onde, P = pressão = 2 atm, T = temperatura = 299 K, n = nº de mols = 16 mols, R = constante dos gases = 0,082 atm.L/mol.K e V = volume em L = ?? pergunta da questão.
Jogando os dados na fórmula:
P . V = n . R . T
2 . V = 16 . 0,082 . 299
2. V = 392,288
V = 392,288/2
V = 196,144 L de CO₂