Estequiometria: Da combustão de certa massa de propano (C3H8) resultaram 12 mol de dióxido de carbono. (considerar a percentagem em volume de oxigénio no ar, 20%) 14.1. Escrever e acertar a equação química, sabendo que também se forma vapor de água. 14.2. Que massa de combustível foi gasta na reacção? 14.3. Estimar aproximadamente o volume de ar (PTN) necessário para a referida combustão. 14.4. Se o rendimento da reacção fosse 70 %, que massa de CO2 se formaria?

14.1) Combustão completa do propano (formando CO₂ e vapor de água):

Balanceando:

• C: $3$ átomos $\,\Rightarrow\,$ $3\,\text{CO}_2$
• H: $8$ átomos $\,\Rightarrow\,$ $4\,\text{H}_2\text{O}$
• O: no produto há $3\times 2 + 4\times 1 = 10$ átomos de O $\,\Rightarrow\,$ $5\,\text{O}_2$

Equação acertada: $\boxed{\text{C}_3\text{H}_8 + 5\,\text{O}_2 \rightarrow 3\,\text{CO}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O}(g)}$

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14.2) Massa de propano consumida

Da estequiometria: $1$ mol de $\text{C}_3\text{H}_8$ produz $3$ mol de $\text{CO}_2$.

Como se formaram $12$ mol de $\text{CO}_2$: $n(\text{C}_3\text{H}_8)=\frac{12}{3}=4\text{ mol}$

Massa molar do propano: $M(\text{C}_3\text{H}_8)=3\cdot 12 + 8\cdot 1 = 44\,\text{g/mol}$.

Logo: $m= n\cdot M = 4\cdot 44 = \boxed{176\,\text{g}}$

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14.3) Volume de ar (PTN) necessário

Pela equação: $1$ mol de $\text{C}_3\text{H}_8$ consome $5$ mol de $\text{O}_2$.

Para $4$ mol de propano: $n(\text{O}_2)=4\cdot 5=20\text{ mol}$

Em PTN, $1$ mol de gás ocupa $22{,}4\,\text{L}$, então: $V(\text{O}_2)=20\cdot 22{,}4 = 448\,\text{L}$

Como o ar tem $20\%$ de $\text{O}_2$ em volume: $V(\text{ar})=\frac{V(\text{O}_2)}{0{,}20}=\frac{448}{0{,}20}=\boxed{2240\,\text{L}}$ Ou, aproximadamente: $\boxed{2{,}24\,\text{m}^3\text{ de ar (PTN)}}$

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14.4) Massa de $\text{CO}_2$ se o rendimento fosse $70\%$

A massa (ou quantidade) real formada é: $\text{real} = 0{,}70\times \text{teórica}$

Quantidade teórica de $\text{CO}_2$ (dada no enunciado) = $12$ mol.

Então: $n_{\text{real}}(\text{CO}_2)=0{,}70\cdot 12 = 8{,}4\text{ mol}$

Massa molar do $\text{CO}_2$: $M=44\,\text{g/mol}$.

Logo: $m(\text{CO}_2)=8{,}4\cdot 44=369{,}6\,\text{g} \approx \boxed{3{,}70\times 10^2\,\text{g}}$

(Equivalente a $\boxed{0{,}370\,\text{kg}}$.)