Em um teste de um queimador industrial, propano reage com oxigênio segundo a equação balanceada C3H8 + 5 O2 ->…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um teste de um queimador industrial, propano reage com oxigênio segundo a equação balanceada C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H2O. O teste inicial usa 3,3 kg de propano e 8,0 kg de oxigênio. Uma proposta é manter a massa de propano e elevar a de oxigênio para 14,4 kg. Para os cálculos, considere as massas molares C3H8 = 44 g/mol, O2 = 32 g/mol e CO2 = 44 g/mol, e suponha conversão completa do reagente limitante. Com base na equação e nos dados do teste, qual previsão compara corretamente o reagente limitante e a massa máxima de CO2 produzida antes e depois do aumento de oxigênio?
- A) Inicialmente, o O2 é limitante e podem ser formados 6,6 kg de CO2. Após o aumento, o O2 continua limitante e podem ser formados 11,88 kg de CO2.
- B) Inicialmente, o O2 é limitante e podem ser formados 6,6 kg de CO2. Após o aumento, o C3H8 passa a ser limitante e podem ser formados 14,85 kg de CO2.
- C) Inicialmente, o O2 é limitante e podem ser formados 6,6 kg de CO2. Após o aumento, o C3H8 passa a ser limitante e podem ser formados 9,9 kg de CO2.
- D) Inicialmente, o C3H8 é limitante e podem ser formados 9,9 kg de CO2. Após o aumento, o C3H8 continua limitante e podem ser formados 9,9 kg de CO2.
- E) Inicialmente, o O2 é limitante e podem ser formados 11 kg de CO2. Após o aumento, o C3H8 passa a ser limitante e podem ser formados 9,9 kg de CO2.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Converta as massas em mols. Propano: 3,3 kg = 3300 g; 3300 / 44 = 75 mol de C3H8. Oxigênio no teste inicial: 8,0 kg = 8000 g; 8000 / 32 = 250 mol de O2. Passo 2: Pela equação, 1 mol de C3H8 reage com 5 mol de O2. Para 75 mol de C3H8 seriam necessários 375 mol de O2, mas há apenas 250 mol. Logo, o O2 é o reagente limitante no teste inicial. Passo 3: Calcule o CO2 pelo O2 limitante. Pela equação, 5 mol de O2 formam 3 mol de CO2, então 250 mol de O2 formam 150 mol de CO2. Em massa: 150 x 44 = 6600 g = 6,6 kg. Passo 4: Após o aumento, o oxigênio passa a 14,4 kg = 14400 g; 14400 / 32 = 450 mol de O2. Como 450 mol é maior que os 375 mol necessários para consumir todo o propano, o C3H8 passa a ser o reagente limitante. Passo 5: Calcule o CO2 pelo C3H8 limitante. 1 mol de C3H8 forma 3 mol de CO2, então 75 mol de C3H8 formam 225 mol de CO2. Em massa: 225 x 44 = 9900 g = 9,9 kg. Passo 6: Conclusão: antes, O2 limitante e 6,6 kg de CO2; depois, C3H8 limitante e 9,9 kg de CO2, exatamente como na alternativa C, que coincide com o gabarito. Por que as outras estão erradas: A afirma que o O2 continuaria limitante, o que não ocorre, pois 450 mol de O2 excedem os 375 mol necessários. B tem o limitante correto após o aumento, mas o valor de CO2 não corresponde ao cálculo estequiométrico. D inverte o reagente limitante do teste inicial. E calcula o CO2 inicial como se 1 mol de O2 formasse 1 mol de CO2, ignorando a proporção 3:5.
💡 Dica: Converta as massas em mol e compare a razão disponível com a proporção 1:5.
Alternativa por alternativa
Assume que o O2 continua limitante após o aumento e escala o CO2 proporcionalmente à massa de oxigênio (14,4 / 8,0 = 1,8 vezes 6,6 kg), sem verificar se o propano bastaria para reagir com todo esse oxigênio.
Identifica corretamente que o propano passa a ser limitante, mas calcula a massa de CO2 de forma incorreta, provavelmente sem usar corretamente a razão molar 1 C3H8 : 3 CO2 e as massas molares.
Por que engana: Escolher o limitante comparando diretamente as massas, sem convertê-las em mol ou considerar a proporção da equação.
Inicialmente, 3,3 kg de C3H8 correspondem a 75 mol e 8,0 kg de O2 a 250 mol; seriam necessários 375 mol de O2 para consumir todo o propano, então o oxigênio limita a reação. Isso produz 150 mol, ou 6,6 kg, de CO2. Com 14,4 kg de O2 há 450 mol, mais do que os 375 mol necessários; o propano passa a limitar e produz 225 mol, ou 9,9 kg, de CO2.
Conclui que o propano é limitante no teste inicial apenas por ter menor massa (3,3 kg contra 8,0 kg), sem converter para mols nem considerar o coeficiente 5 do O2 na equação.
Acerta o reagente limitante inicial (O2), mas calcula 11 kg de CO2 usando 250 mol de O2 como se formassem 250 mol de CO2, ignorando a proporção 3 CO2 para 5 O2.
Raio-X da questão
Reagente limitante e rendimento teórico.
Comparar reagentes l
Conversão entre massa e quantidade de matéria usando massa molar. · Proporções molares obtidas dos coeficientes da equação balanceada.
Cálculo estequiométrico em reações balanceadas.
Escolher o limitante comparando diretamente as massas, sem convertê-las em mol ou considerar a proporção da equação.
Tecnologia e processos industriais.
Teste de combustão e
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