10,0 g de etanol (C2H5OH) queimam com 3,0 mol de O2 segundo C2H5OH + 3O2 ? 2CO2 + 3H2O. Calcule a massa…

Questão

10,0 g de etanol (C2H5OH) queimam com 3,0 mol de O2 segundo C2H5OH + 3O2 ? 2CO2 + 3H2O. Calcule a massa teórica de CO2, determine o reagente limitante, calcule o rendimento se se obtiveram 15,0 g de CO2 e discuta o efeito do excesso de O2 sobre eficiência e emissões.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Equação balanceada: C2H5OH + 3O2 ? 2CO2 + 3H2O. M(Mol) C2H5OH ˜ 46,07 g·mol?¹. n(etanol)=10,0/46,07=0,2171 mol. Necessita-se 3·0,2171=0,6513 mol O2; há 3,00 mol ? O2 em excesso; etanol é limitante. Moles CO2 teóricos = 2·0,2171 = 0,4342 mol. Massa CO2 teórica = 0,4342·44,01 ˜ 19,10 g. Rendimento = (15,0/19,10)·100 ˜ 78,5%. Discussão: excesso de O2 garante conversão do combustível (evita formação de CO), mas é ineficiente energeticamente: ar/oxigênio excessivo requer aquecimento e pode elevar formação de NOx em combustão industrial; também não aumenta massa máxima de CO2 além do limite imposto pelo reagente limitante. Para sustentabilidade, ajustar fornecimento de O2 ao mínimo estequiométrico, recuperar calor e implementar controle de emissões e captura/uso de CO2.

Explicação

1) Balancear: C2H5OH+3O2?2CO2+3H2O. 2) n(etanol)=10,0/46,07=0,2171 mol. 3) O2 requerido=3·0,2171=0,6513 mol < 3,00 mol ? O2 em excesso; etanol limitante. 4) nCO2=2·0,2171=0,4342 mol ? mCO2=0,4342·44,01=19,10 g. 5) Rendimento=(15,0/19,10)·100=78,5%. 6) Interprete eficiência e emissões.

Raio-X da questão

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