AULA 5 e 6

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Qumica - 4 Lista de Exerccios

Estequiometria da Combusto

Resumo Terico : Rever antes de resolver os exerccios .

Composio do AR

IMPORTANTE : composio molar = composio volumtrica

Razo do Excesso de Oxignio Ordem de Grandeza do excesso de Oxignio

IMPORTANTE : Porcentagem de Ar em excesso = Porcentagem de Oxignio em excesso .

- Nomenclatura do Oxignio (utilize as denominaes abaixo)Nomenclatura do Oxignio

a) Oxignio Estequiomtrico

a quantidade de oxignio calculada , necessrio para a combusto completa do combustvel .

b) Oxignio do Combustvel

a quantidade de oxignio presente no combustvel antes da combusto.

c) Oxignio Terico

a mnima quantidade de oxignio comburente introduzida na cmara de combusto, necessria teoricamente combusto completa do combustvel . Pode ser calculada por :

O2,terico = O2,esteq - O2,combustveld) Oxignio Excesso

a quantidade de oxignio que excede a quantidade de Oxignio Terico , e calculado em relao a quantidade de Oxignio Terico .

e) Oxignio Real

a quantidade de oxignio introduzida na cmara de combusto . Pode ser calculada por :

O2,Real = O2,terico + O2,excesso

f) Oxignio nos Fumos

a quantidade de oxignio que sobra na cmara de combusto sem reagir e sai junto com os outros gases da combusto .

obs : Quando a queima que ocorre na cmara de combusto a Combusto Completa ou seja todo o combustvel se transformou em CO2 , ento o oxignio nos fumos exatamente o oxignio em excesso.

g) Oxignio Consumido

a quantidade de oxignio efetivamente consumida na cmara de combusto e pode ser calculada por :

O2, consumido = (O2,real + O2,combustvel) - O2,Fumos .

obs:Quando a queima que ocorre na cmara de combusto a Combusto Completa ou seja todo o combustvel se transformou em CO2 , ento o oxignio consumido exatamente o oxignio estequiomtrico

h) Oxignio subtrado do meio ambiente

a quantidade de oxignio subtrada do meio ambiente e pode ser calculada por :

O2, subtrado = O2,real - O2,Fumos .

obs : Quando a queima que ocorre na cmara de combusto a Combusto Completa ou seja todo o combustvel se transformou em CO2 , ento o oxignio subtrado exatamente o oxignio terico .

Exerccio 1 - resolvido

Um carvo possui a seguinte composio em massa :

carbono = 79,2% ; hidrognio = 4,0% ; oxignio = 6,4% ; nitrognio = 5,6% e cinzas = 4,8% .

So empregados 68% de ar em excesso . Considerando-se como base de clculo 1 Kg de carvo e que todo o carbono desse carvo se transformou em CO2 , calcule : A) o nmero de mols de : (a) oxignio terico ; (b) oxignio real ; (c) ar real ; (d) oxignio nos fumos ; (e) nitrognio nos fumos

B) a massa de gua nos fumos .

Resoluo : BC = 1 kg ; % Ar em Excesso = 68%

1) Clculos Preliminares :

CH2O2,combustvelN2H2O,umidadeCinzas

%79,246,45,6zero4,8

Massa792 g40 g64 g56 gzero48 g

Massa Molar12 g / mol2 g / mol32 g / mol28 g / mol18 g / mol-

N66 mol20 mol2 mol2 mol-

2) Clculos Estequiomtricos :

C+O2(CO2

1 mol1 mol1mol

66 molxy

x = 66 mol de O2y = 66 mol de CO2

H2+ O2(H2O

1 mol1/2 mol1mol

20 molxy

x = 10 mol de O2y = 20 mol de H2O

3) Balano Material :

Combustvel CO2

(1 Kg de carvo)Cmara H2O (vapor)

deFumos O2

Comburente Combusto N2

(Ar)

a) Oxignio Estequiomtrico = 66 mol + 10 mol = 76 mol

b) Oxignio do Combustvel = 2 mol

c) Oxignio Terico = 76 - 2 = 74 mol ( Resp Aa )

d) Oxignio Excesso = 0,68 . 74 = 50,32 mol

e) Oxignio Real = 74 + 50,32 = 124,32 mol ( Resp Ab )

f) Oxignio nos Fumos = (124,32 + 2) - 76 = 50,32 mol ( Resp Ad )

g) Oxignio Consumido = 76 mol

h) Oxignio subtrado do meio ambiente = 74 mol

Outros Clculos :

a).Nitrognio Real = (79/21) . 124,32 = 467,68 mol

b) Nitrognio nos fumos = Nitrognio Real + Nitrognio do combustvel

Nitrognio nos fumos = 467,68 + 2 = 469,68 mol ( Resp Ae )

c) Ar Real = (100/21) . 124,32 = 592,0 mol ( Resp Ac )

d) gua nos Produtos da combusto

H2O (fumos) = H2O (combusto) + H2O (combustvel)

H2O (fumos) = 20 + zero = 20 mol

m H2O = n . M = 20 . 18 = 360 g (Resp B)

Exerccio 2

Um carvo mineral possui a seguinte composio percentual em peso : carbono = 84,0% ; hidrognio = 3,0% ; oxignio = 6,4% ; nitrognio = 2,8% ; umidade = 1,8% e cinzas = 2,0% .

So empregados 50% de ar em excesso . Considerando-se como base de clculo 1 Kg de carvo e que todo o carbono desse carvo se transformou em CO2 , calcule : A) o nmero de mols de : (a) oxignio terico ; (b) oxignio real ; (c) ar real ; (d) oxignio nos fumos ; (e) nitrognio nos fumos

B) a massa de gua nos fumos .

C) Composio dos fumos na base mida e seca .

Exerccio 3

Uma caminhonete movida a leo Diesel ( admitir : C18H38 ; d = 0,84 g / cm3 ) utiliza na queima 26% de ar em excesso . Calcular :

A) a quantidade de mols de oxignio subtrado do meio ambiente por litro de leo Diesel queimado admitindo que na combusto do leo Diesel todo o Carbono se transformou em CO2 .

B) a composio dos Fumos na Base mida e Seca admitindo que na combusto do leo Diesel todo o Carbono se transformou em CO2 .

Exerccio 4

Um combustvel (mistura gasosa combustvel ) possui a seguinte composio percentual em volume : monxido de carbono (CO) = 20,0% ; hidrognio (H2) = 20,0% ; Eteno ( C2H4) = 20,0% ; Propano ( C3H8) = 10,0% ; oxignio (O2) = 20,0% ; nitrognio (N2) = 10,0% queimado com 20,0% de ar em excesso (em volume) . Calcular :

A) o volume de oxignio subtrado do meio ambiente a 27C e 760 mmHg por 100 mol de combustvel (mistura gasosa combustvel ) queimado admitindo que na combusto todo o Carbono se transformou em CO2 .

B) a porcentagem em volume de gua nos Fumos admitindo que na combusto todo o Carbono se transformou em CO2 .

C) a menor temperatura que os fumos devem ter ao sair atravs do escapamento para evitar que o vapor de gua dos fumos se condense dentro dos condutos de escape dos gases , presso de 760 mmHg .

Dados para a resoluo dos exerccios :

a) Massas Atmicas : H = 1 ; C = 12 ; N = 14 ; O = 16

b) Presses Mxima de Vapor da gua

t(C)5253035404550556065707580

P(mmHg)6,523,831,842,255,371,992,5118,0149,4187,5233,7289,1355,1

c) Constante de Clapeyron R = 0,082 atm . L / mol . K = 62,3 mmHg . L / mol . K

U N I V E R S I D A D E S A N T A C E C L I A

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