Físico-Química ⇒ Fração Molar Tópico resolvido

[kettlyamorim]

Uma amostra de etano, C2H6, é queimada num volume de ar suficiente para fornecer o dobro da quantidade de oxigênio necessária para queimar o etano completamente a dióxido de carbono e água. Qual a composição molar (fração molar) da mistura gasosa, após a queima completa do etano? Assuma toda a água presente está na fase vapor e que o ar possui 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de argônio.

Resposta

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R- 0,7465 de N2, 0,01005 de O2, 0,0861 de H2O, 0,0574 de CO2, 0,0095 de Ar.

[VALDECIRTOZZI]

A equação química que representa a queima do etano é:
[tex3]C_2H_6+\frac{7}{2}O_2\rightarrow 2CO_2+3H_2O[/tex3]

Temos que para [tex3]n[/tex3] mols de [tex3]C_2H_6[/tex3], são necessários, para a queima, [tex3]\frac{7n}{2}=3,5n[/tex3] mols de [tex3]O_2[/tex3].
Como a quantidade de ar deveria fornecer o dobro da quantidade necessária de [tex3]O_2[/tex3], foram, então, utilizados [tex3]7n[/tex3] mols de [tex3]O_2[/tex3]. Como usou-se a metade desse número de mol, sobraram [tex3]3,5n[/tex3] mol de O_2.
Temos ainda:
[tex3]21\% \ O_2 \,\,\,\,\,\, 7n[/tex3]
[tex3]78\% \ N_2 \,\,\,\,\,\, x[/tex3]
[tex3]x=26n[/tex3]

[tex3]21\% \ O_2 \,\,\,\,\,\, 7n[/tex3]
[tex3]1\% \ Ar \,\,\,\,\,\, y[/tex3]
[tex3]y=\frac{n}{3}[/tex3]

Pela estequiometria da reação, foram formados:
[tex3]2n \ mol \ de \ CO_2[/tex3]
[tex3]3n \ mol \ de \ H_2O[/tex3]

No final, o número total de mols será:
[tex3]n_{total}=n_{N_2}+n_{O_2 \ residual}+n_{Ar}+n_{CO_2}+n_{H_2O}[/tex3]
[tex3]n_T=26n+3,5n+\frac{n}{3}+2n+3n=34,83n[/tex3]

[tex3]X_{N_2}=\frac{n_{N_2}}{n{total}}=\frac{26n}{34,83n}=0,7464[/tex3]
[tex3]X_{O_2}=\frac{n_{O_2}}{n{total}}=\frac{3,5n}{34,83n}=0,1005[/tex3]
[tex3]X_{Ar}=\frac{n_{Ar}}{n{total}}=\frac{0,33333n}{34,83n}=0,0,0096[/tex3]
[tex3]X_{CO_2}=\frac{n_{CO_2}}{n{total}}=\frac{2n}{34,83n}=0,0574[/tex3]
[tex3]X_{H_2O}=\frac{n_{H_2O}}{n{total}}=\frac{3n}{34,83n}=0,0861[/tex3]

Espero ter ajudado!