Um volume de 60 L de etano foi injetado numa câmara reacional e queimado em 1050 L de ar, produzindo gás carbônico e água. A reação foi conduzida nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP).
A equação química balanceada de combustão
completa do etano é mostrada a seguir:
C₂H+ ⁷/2 O² →2 CO₂ + 3H₂O
Considerando que o ar atmosférico tem em sua composição 20% de O, 2 (g) e 80% de N₂ O volume total de gases, em litros, no final da reação é igual a
A 210.
B 300.
C 840.
D 1140.
E 1410.
Soluções para a tarefa
O volume total dos gases nas CNTP será de 1140 L – LETRA D
Fundamentos Teóricos
CNTP
Denominada de condições normais de temperatura e pressão. Refere-se à pressão de 1 atm e temperatura de 0 oC. Dizemos que um gás está nas CNTP quando ele se encontra na pressão e temperatura citada.
VOLUME MOLAR
É o volume ocupado por 1 mol de um gás. Nas CNTP, o volume molar de qualquer gás é 22,4 L
Resolução do Exercício
1) A reação em questão
É uma combustão completa do hidrocarboneto etano, sendo o oxigênio requerido pela combustão fornecido pelo ar injetado na câmara reacional
A reação ajustada já foi dada ou seja
C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
2) Cálculo dos volumes de O2 e N2 injetados na câmara
Ar 1050 L → 1050 x 0,2 = 210 L de O2
1050 x 0,8 = 840 L de N2
3) Verificação se existe reagente em excesso
Quantidade teórica O2/etano = 3,5 L / 1 L (veja os coeficientes da reação)
Quantidade efetiva O2/etano = 210 L / 60 L = 3,5 L / 1 L (veja os dados do problema e o item 2 - calculado)
Ou seja não existe reagente em excesso
4) Cálculo dos volumes teóricos envolvidos
1 mol de C2H6 x 22,4 L/mol = 22,4 L de C2H6
7/2 mol de O2 x 22,4 L/mol = 78,4 L de O2
2 mol de CO2 x 22,4 L/mol = 44,8 L de CO2
3 mol de H2O x 22,4 L/mol = 67,2 L de H2O
5) Cálculo do volume de CO2 formado a partir de 60 L de etano ou 210 L de O2
Vamos estabelecer a seguinte regra de três:
22,4 L C2H6 78,4 L O2 44,8 L CO2
60 210 VCO2
VCO2 = 60 x 44,8 / 22,4 = 120 L
Ou VCO2 = 210 x 44,8 / 78,4 = 120 L (Já que C2H6 e O2 estão em proporções estequiométricas)
6) Cálculo do volume de H2O formado a partir de 60 L de etano ou 210 L de O2
Vamos estabelecer a seguinte regra de três:
22,4 L C2H6 78,4 L O2 67,2 L H2O
60 210 VH2O
VH2O = 60 x 67,2 / 22,4 = 180 L
Ou VH2O = 210 x 67,2 / 78,4 = 180 L (Já que C2H6 e O2 estão em proporções estequiométricas)
7) Balanço volumétrico dos gases ao final da reação
VCO2 = 120 L
VH2O = 180 L
VN2 = 840 L (Entrou na câmara reacional mas não reagiu uma vez que ele é inerte)
Então, o volume total dos gases nas CNTP será:
Vtotal = 120 + 180 + 840 = 1140 L – LETRA D
Mais sobre volume nas CNTP...
https://brainly.com.br/tarefa/52104153
O volume total de gases, em litros, no final da reação é igual a 1140.
A alternativa correta é a letra D.
Reações químicas entre gases
Diversos gases são capazes de reagirem quimicamente entre si. Conforme o princípio de Avogadro, 1 mol de qualquer gás nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) ocupa um volume de 22,4 L. Nas reações entre gases, pode-se relacionar esse volume para calcular as quantidades de gases produzidos, a partir de um volume de gás reagente.
Cálculos
Um volume de 60 L de etano é queimado em 1050 L de ar, porém, desse ar, somente o oxigênio reagirá com os 60 L de etano. O volume de oxigênio presente em 1050 L de ar é de 20%. Para encontrar esse volume, basta fazer a regra de três a seguir:
1050 L de ar ----- 100%
x ----- 20%
x = 210 L de oxigênio.
Do volume total de 1050 L de ar, 210 L são de oxigênio.
A reação balanceada de combustão do etano é:
C₂H₆ + 7/2 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
1 mol (22,4 L) de C₂H₆ reage com 7/2 mol (78,4 L) de O₂ produzindo 2 mol (44,8 L) de CO₂ e 3 mol (67,2 L) de H₂O.
Convertendo as quantidades de mol para volume, conforme a equação balanceada, será encontrado o volume de oxigênio necessário para reagir completamente com 60 L de etano:
Obs.: 1 mol de qualquer gás nas CNTP ocupa um volume de 22,4 L.
22,4 L (1 mol) de C₂H₆ -------- 78,4 L (3,5 mol) de O₂
60 L de C₂H₆ --------- x
x = 210 L de O₂
Coincidentemente, o volume de oxigênio necessário para reagir com 60 L de etano já é a quantidade disponível em 1050 L de ar, sendo, 210 L de oxigênio.
Para encontrar os volumes dos gases produzidos serão realizadas as regras de três abaixo:
Dados:
- 1 mol de C₂H₆ = 22,4 L
- 2 mol de CO₂ = 2 x 22,4 L = 44,8 L
- 3 mol de H₂O = 3 x 22,4 L = 67,2 L
CO₂
22,4 L (1 mol) de C₂H₆ ----------- 44,8 L (2 mol) de CO₂
60 L de C₂H₆ ------------ x
x = 120 L de CO₂
H₂O
22,4 L (1 mol) de C₂H₆ ----------- 67,2 L (3 mol) de H₂O
60 L de C₂H₆ ------------ x
x = 180 L de H₂O
O volume total de gases produzidos foi de 300 L, sendo 120 L de CO₂ e 180 L de H₂O. Porém, a questão pergunta o volume total de gases, em litros, no final da reação. Vale ressaltar que dos 1050 L de ar, 20 % era do oxigênio que reagiu e o restante, refere-se ao gás N₂ que não reagiu, logo, esse gás ainda estará presente e deve ser somado aos gases produzidos.
1050 L de ar - 210 L de O₂ = 840 L de N₂
840 L de N₂ + 120 L de CO₂ + 180 L de H₂O = 1140 L
O volume total de gases, em litros, no final da reação é igual a 1140 L.
Entenda mais sobre reação de gases nas CNTP em: https://brainly.com.br/tarefa/4159125?referrer=searchResults
#SPJ2
