ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA - QUIMICA APLICADA A ENGENHARIA

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ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA QUIMICA APLICADA À 
ENGENHARIA 
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Nome Completo: Leonam Dias 
Matrícula: 
Curso: Engenharia Elétrica 
PROPOSTA DA ATIVIDADE 
OS propulsores Draco da nave espacial Dragon, da Space X, são baseados na seguinte 
reação entre monometilhidrazina (CH6N2) e tetróxido de dinitrogênio (N2O4): 
 
𝐶𝐻 𝑁 (𝑙) + 𝑁 𝑂 (𝑙) → 𝐻 𝑂(𝑙) + 𝐶𝑂 (𝑔) + 𝑁 (𝑔) 
 
Desta forma responda as seguintes etapas da questão: 
 
Etapa 1: 
A equação está balanceada? Se não tiver, balancei-a. 
 
Etapa 2: 
Qual a massa molar, em g/mol, dos reagentes e produtos dessa reação? 
Dica: Você precisará utilizar a tabela periódica. 
 
Etapa 3: 
Uma mistura combustível compreendendo 600 g de tetróxido de dinitrogênio e 400 g de 
monometilhidrazina usada em um teste de um protótipo em escala de laboratório de um motor 
propulsor Draco. Responda: 
 
a) Quando o motor parar de queimar vai sobrar algum combustível não utilizado? 
 
b) Qual a substância desse combustível não queimado e qual massa deve ser 
encontrada? 
 
c) Qual a massa de água, de dióxido de carbono e de nitrogênio gerada nesse 
processo? 
 
Etapa 4: 
Quando se deseja uma mistura estequiométrica, ou seja, sem nenhum dos reagentes 
limitante/em excesso, uma vez que se constar esse excesso de reagente, será uma massa 
desnecessário no foguete. Qual a massa de cada reagente deve ser utilizada para cada 
quilograma de mistura combustível? 
 
Dica: A massa total de combustível, ou seja, a soma das massas de monometilhidrazina 
(CH6N2) e tetróxido de dinitrogênio (N2O4), deve apresentar uma massa total de 1000 g. 
 
RESOLUÇÃO 
 
Etapa 1: 
 
A equação não está balanceada. 
Nesta etapa precisamos balancear a equação algebricamente. Devemos estabelecer 
coeficientes para cada composto, que aqui chamaremos de a, b, c, d e e, respectivamente. 
Adicionando então os coeficientes a equação, temos: 
 
𝒂𝐶𝐻 + 𝒃𝑁 𝑂 → 𝒄𝐻 𝑂 + 𝒅𝐶𝑂 + 𝒆𝑁 
 
 
Sabendo que a quantidade de cada elemento deve ter a mesma em ambos os lados da 
reação, para que o número de átomos do reagente balanceie o número de átomos no produto. 
Agora montando um esquema de equações e considerando b=1 para obter os resultados, 
teremos: 
 
 considerando 𝑏 = 1
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑟 𝐶𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜: 𝑎 = 𝑑 (𝐼)
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑟 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛𝑖𝑜: 6𝑎 = 2𝑐 (𝐼𝐼)
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑟 𝑁𝑖𝑡𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜: 2𝑎 + 2𝑏 = 2𝑒 (𝐼𝐼𝐼)
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑟 𝑂𝑥𝑖𝑔ê𝑛𝑖𝑜: 4𝑏 = 𝑐 + 2𝑑 (𝐼𝑉)
 
 
Com isso, substituindo (I) em (IV), temos: 
 
𝐶 + 2𝑑 = 4 ⇒ 𝑐 = 4 − 2𝑑 (V) 
 
 E dividindo (III) por 2,: 
 
𝑎 + 1 = 𝑒 (VI) 
 
Substituindo (V) em (II), temos: 
 
6𝑎 − 2(4 − 2𝑎) = 0 
6𝑎 − 8 + 4 = 0 
10𝑎 = 8 ⇒ 𝑎 = , logo, 𝑑 = 
 
Agora substituindo o valor do coeficiente d em (VI): 
4
5
+ 1 = 𝑒 ⇒ 𝑒 =
4 + 5
5
 ⇒ 𝑒 =
9
5
 
 
Agora substituindo o valor do coeficiente d em (V): 
 
𝑐 = 4 − 2
4
5
⇒ 4 −
8
5
⇒ 𝑐 = 
12
5
 
 
Obtendo então os valores dos coeficientes, 𝑎 = , 𝑏 = 1, 𝑐 = , 𝑑 𝑒 𝑒 = , , e assim 
tem-se a equação balanceada: 
 
𝟒
𝟓
𝑪𝑯𝟔𝑵𝟐 + 𝑵𝟐𝑶𝟒 →
𝟏𝟐
𝟓
𝑯𝟐𝑶 +
𝟒
𝟓
𝑪𝑶𝟐 +
𝟗
𝟓
𝑵𝟐 
 
 
Etapa 2: 
 
Figura 1 Imagem ilustrativa da tabela periódica. 
Pela tabela periódica a massa molar de cada elemento é: 
 
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑡ô𝑚𝑖𝑐𝑎 (𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑖𝑐𝑎)
𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 (𝐶): 12
𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜 (𝐻): 1
𝑁𝑖𝑡𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜 (𝑁): 14
𝑂𝑥𝑖𝑔ê𝑛𝑖𝑜 (𝑂): 16
 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐶𝐻 𝑁 : 
 
12 + (6 ∗ 1) + (2 ∗ 14) 
12 + 6 + 28 = 46 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑁 𝑂 : 
 
(2 ∗ 14) + (4 ∗ 16) 
28 + 64 = 92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐻 𝑂: 
 
(2 ∗ 1) + 16 
2 + 16 = 18 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐶𝑂 : 
 
12 + (2 ∗ 16) 
12 + 32 = 44 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
 
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑁 : 
 
2 ∗ 14 
= 28 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
 
 
 
Agora, considerando a estequiometria: 
 
4
5
∗ 46 𝑔/𝑚𝑜𝑙 + 92𝑔/𝑚𝑜𝑙 → 
12
5
∗ 18 𝑔/𝑚𝑜𝑙 +
4
5
∗ 44 𝑔/𝑚𝑜𝑙 +
9
5
∗ 28 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
36,8 𝑔/𝑚𝑜𝑙 + 92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 → 43,2 𝑔/𝑚𝑜𝑙 + 35,2 𝑔/𝑚𝑜𝑙 + 50,4 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
 
 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 = 128,8 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 128,8 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
Etapa 3: 
 
 Levando em conta os seguintes dados: 𝑚𝑁 𝑂 = 600𝑔 e 𝑚𝐶𝐻 𝑁 = 400𝑔, pela 
estequiometria: 
4 ∗ 46 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ─ 92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
𝑚𝐶𝐻 𝑁 ─ 600 𝑔 
92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑚𝐶𝐻 𝑁 = 600𝑔 ∗ 36,8 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
𝐶𝐻 𝑁 = 240𝑔, 𝑙𝑜𝑔𝑜, 400𝑔 − 240𝑔 = 160𝑔 𝑒𝑚 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝐶𝐻 𝑁 
 Então, 
a) Sim. 
 
b) O combustível não queimado completamente será a monometilhidrazina (𝐶𝐻 𝑁 ), 
restará 160g do mesmo que não irá reagir. 
 
c) Pela estequiometria: 
 
Para 𝐻 𝑂 
 
92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ─ 
12
5
∗ 18 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
600𝑔 ─ 𝑚𝐻 𝑂 
 
𝑚𝐻 𝑂 = 281,75𝑔 
Para 𝐶𝑂 
 
92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ─ 
4
5
∗ 44 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
600𝑔 ─ 𝑚𝐶𝑂 
 
𝑚𝐶𝑂 = 229,56𝑔 
Para 𝑁 
 
92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 ─ 
9
5
∗ 44 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
600𝑔 ─ 𝑚𝑁 
 
𝑚𝑁 = 328,70𝑔 
 
Etapa 4: 
 
Como a soma das massas de monometilhidrazina (𝐶𝐻 𝑁 ) e tetróxido de dinitrogênio 
(𝑁 𝑂 ), deve apresentar uma massa total de 1000 g, faremos: 
 
𝑀1 + 𝑀2 = 1000𝑔 
 
Pela estequiometria: 
4/5 ∗ 46 𝑔/𝑚𝑜𝑙 + 92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 – 1000𝑔 
92 𝑔/𝑚𝑜𝑙 – 𝑚2 
𝑀2 = 714,3𝑔 
𝑀1 + 𝑀2 = 1000 
𝑀1 = 1000 – 714,3𝑔 
𝑀1 = 285,7 𝑔 
 Então, para cada 1Kg (1000g) de mistura de combustível, considerando uma mistura 
sem nenhum reagente limitante ou excesso, é necessário uma massa de 714,3g de tetróxido 
de dinitrogênio (𝑁 𝑂 ) e 285,7g de de monometilhidrazina (𝐶𝐻 𝑁 ). 
 
 Referencias: 
https://ead.cesmac.edu.br/blog/como-ler-a-tabela-
periodica#:~:text=A%20tabela%20peri%C3%B3dica%20%C3%A9%20um,s%C3%ADmbol
o%20e%20seu%20n%C3%BAmero%20at%C3%B4mico. 
https://www.todamateria.com.br/calculos-
estequiometricos/#:~:text=O%20c%C3%A1lculo%20estequiom%C3%A9trico%20estabele
ce%20uma,de%20produtos%20que%20ser%C3%A3o%20formados. 
https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/reagente-excesso-reagente-limitante.htm 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/estequiometria-
reacoes.htm#:~:text=Estequiometria%20%C3%A9%20o%20c%C3%A1lculo%20da,e%20m
etron%20%3D%20medida%20ou%20medi%C3%A7%C3%A3o. 
Digite a equação aqui.