A concentração de dióxido de carbono, $\mathrm{CO}_{2}$, na atmosfera terrestre tem aumentado de forma muito significativa desde meados do século XIX. Para esse aumento têm contribuído, entre outros fatores, a crescente utilização de combustíveis fósseis e a desflorestação.
A combustão do metano, $\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$, pode ser traduzida por
$$\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})+2 \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \longrightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})$$
Questão:
Em muitas reações de combustão, que ocorrem em sistemas reais, o combustível não reage completamente, mesmo existindo $\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$ em excesso.
Considere que, numa reação de combustão de metano, por cada mole de $\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g}), 0,016$ mol não reagiram, apesar de existir um excesso de $5,0 \%$ de $\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$.
Admita que, além da reação considerada, não ocorrem outras reações.
Determine, por cada mole de $\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$, a quantidade de $\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$ que não reagiu.
Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
1) Cálculo da quantidade de $\mathrm{O}_{2}$ disponível para cada mole de $\mathrm{CH}_{4}$ :
Por estequiometria, $1 \mathrm{~mol~} \mathrm{CH}_{4}: 2 \mathrm{~mol} \mathrm{O}_{2}$. Como há $5 \%$ de excesso de $\mathrm{O}_{2}$, existem, por cada mole de $\mathrm{CH}_{4}$,
$2 \times 1,05=2,100 \mathrm{~mol~} \mathrm{O}_{2}$
2) Cálculo da quantidade de $\mathrm{O}_{2}$ que reage com cada mole de $\mathrm{CH}_{4}$ :
$$\frac{1 \mathrm{~mol} \mathrm{CH}_{4}}{2 \mathrm{~mol~} \mathrm{O}_{2}}=\frac{1-0,016 \mathrm{~mol~} \mathrm{CH}_{4}}{n} \Leftrightarrow n=1,968 \mathrm{~mol~} \mathrm{O}_{2}$$
3) Cálculo da quantidade que não reagiu de $\mathrm{O}_{2}$, por cada mole de $\mathrm{CH}_{4}$ :
$$n_{\text {não reagiu }}=2,100-1,968=0,132=0,13 \mathrm{~mol} \mathrm{O}_{2}$$
Fonte: Lucas Campos