Question

Um importante aspecto a ser considerado sobre a qualidade de um combustível é a quantidade de energia produzida na sua reação de combustão. A tabela a seguir apresenta o calor de combustão de algumas substâncias presentes em combustíveis que são comumente utilizados.
Com base nos dados da tabela, são feitas as seguintes afirmativas:
I. GNV é o combustivel que apresenta o maior poder calorifico em kcal.g de combustivel.
II. A combustão completa de 1 mol de butano produz 10 mol de agua.
III. O calor liberado na combustão completa de 1g de octano é de aproximadamente -15kcal.
IV. A combustão completa de 1 mol de GNV consome menos oxigênio do que a de 1 mol de butano.

Answer 1

Resposta:

As alternativas corretas são a I e a IV.

Explicação:

I - Correto

como ele fala em kcal/g

É preciso dividir os valores em kJ pela massa molar de cada uma das substâncias. Não é preciso converter para kcal, pois se for maior em kJ, logicamente, também será maior em kcal, já que para converter de kJ para kcal é preciso dividir o valor em kJ por 4,18.

Massa molar: (Considerando, C = 12 g/mol e H = 1 g/mol)

GNV = 16 g/mol (C + 4H)

Butano = 58 g/mol (4C + 10H)

Octano = 114 g/mol  (8C + 18H)

Cálculo do calor de combustão por grama:

GNV = 212,8/16 = 13,3 kJ/g

Butano = 635,9/58 = 10,96 kJ/g

Octano = 1320,6/114 = 11,58 kJ/g

Observa-se que o GNV tem o maior poder calorífico (de combustão) em kJ/g (kJ.g⁻¹).

II - Falso.

É preciso montar a equação da combustão completa:

C₄H₁₀ + O₂ ⇒ H₂O + CO₂

Não está balanceada, mas observe que os hidrogênios da água só podem vir do butano, como o butano tem 10 H e a cada molécula de água temos 2 H, os 10 H do butano só podem fazer 5 moléculas de H₂O. Ou seja, 1 mol de C₄H₁₀ produz 5 mol de H₂O e não 10 como afirma essa alternativa.

III - Falso

Na alternativa 1 temos a quantidade de energia produzida em kJ/g de octano que é 11,58 kJ/g. Se convertermos para kcal teremos:

11,58/4,18 = 2,77 kcal por cada 1 grama de octano (gasolina)

E não o valor aproximado de 15 kcal.

IV - Correto

Veja as duas equações:

Combustão do GNV:

CH₄ + O₂ ⇒ H₂O + CO₂

Combustão do Butano:

C₄H₁₀ + O₂ ⇒ H₂O + CO₂

Mesmo sem balancear já é possível observar, utilizando o mesmo raciocínio da alternativa II, temos que o GNV formará apenas 2 mol de H₂O, pois o CH₄ tem apenas 4 H. Assim, como cada água tem 1 Oxigênio no produto do butano terá mais moléculas de água do que no produto do GNV, o que indica que a quantidade de oxigênio consumida pelo butano é maior que a do GNV. (Quanto mais produtos H₂O e CO₂ mais oxigênio é consumido para dar origem a esses produtos que tem Oxigênio na fórmula).

Para não deixar dúvidas, eis as equações balanceadas:

Combustão do GNV:

CH₄ + 2 O₂ ⇒ 2 H₂O + CO₂

Combustão do Butano:

C₄H₁₀ + 13/2 O₂ ⇒ 5 H₂O + 4 CO₂