(UEM) Sabendo que a combustão completa de 1 mol de metano libera 802kj de energia; que a combustão completa de 1 mol de etanol libera 1350kj de energia e que o gás oxigênio representa 20% de volume total do ar:
a) Estando os gases na CNTP, para a queima total de 45L de metano são necessários aproximadamente 450L de ar?
b) O metano produz maior quantidade de energia por quantidade de massa do que o etanol?
Soluções para a tarefa
Olá, Rayanegabi8.
ITEM A
Pela equação do gás ideal, sabemos que:
pV = nRT
E podemos rearranjar a equação para:
n = pV ÷ RT
Temos 45 L de metano. Nas CNTP, temos que:
p = 1 atm
T = 273,15 K
R = 0,08205 L·atm / mol·K
Isso nos leva a:
n = (1 atm × 45 L) ÷ (273,15 K × 0,08205 L·atm / mol·K)
n = 45 ÷ (22,41 mol⁻¹)
n = 2,00 mol
Temos 2 mol de metano. A reação então é:
2 CH₄(g) + 4 O₂(g) → 2 CO₂(g)+ 4 H₂O (g)
A combustão de 2 mol de metano consome 4 mol de oxigênio. Vamos aplicar novamente a equação do gás ideal, mas dessa vez para encontrar o volume de oxigênio, isto é:
V = (nRT) ÷ p
V = (4 mol × 273,15 K × 0,08205 L·atm / mol·K) ÷ 1 atm
V = 89,65 L
Por regra de três, podemos descobrir que volume de ar contém o volume necessário de oxigênio:
89,65 L ---- 20%
x L ---- 100%
x = (100% × 89,65 L) ÷ 20%
x = 448,25 L
448,25 L é um valor bem próximo de 450 L, portanto a afirmação é verdadeira.
ITEM B
A queima de 1 mol de metano (massa molar = 16 g/mol) libera 802 kJ de energia, enquanto a queima de 1 mol de etanol (massa molar = 46 g/mol) libera 1350 kJ de energia. Vamos fixar a quantidade de 1 kg das duas substâncias e ver quantos mol há de cada, bem como a quantidade de energia produzida.
n = massa ÷ masa molar
Metano:
n = 1000g ÷ 16 g/mol
n = 62,5 mol
62,5 mol × 802 kJ/mol = 50125 kJ
Etanol
n = 1000g ÷ 46 g/mol
n = 21,74 mol
21,74 mol × 1350 kJ/mol = 29349 kJ
A queima de 1 kg de metano produz 50125 kJ de energia, quantidade maior do que os 29349 kJ liberados na queima de 1 kg de etanol.
Espero ter ajudado.