2 lista de quimica resolvida (1)

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2 lista de química e energia com os exercícios numéricos resolvidos - Prof. Barbieri
FORMULARIO (o mesmo da prova)
CNTP = Condições normais de temperatura e pressão 
P = 1 atm ou 760 mmHg
T 0 0C ou 273 k 
N = 1 mol Avogadro 1 mol = 22,4L e serve para converter mol e 
V = 22,4L e massa para volume ou 
 vice-versa 
reações químicas do C, H ,S e P
C + O2 = CO2
 1mol 1mol 1mol 
H2 + ½ O2 = H2O
 1mol ½ mol 1mol 
S + O2 = SO2
 1mol 1mol 1mol 
 P4 + 5 O2 ( P4O10 
 1mol 5mol 1mol 
Massa atômicas: C = 12; H = 1; O = 16; S = 32 P= 31 
Mol n = mol [g/mol] m = massa[g] M.M = massa molar[g/mol]
 
nO2 = m O2 
 32
nH2 = m H2 
 2
nH2O = m H2O 
 18
mC = mc
 12
mS = ms
 32
mP = mp
 31
mN2 = mN2 Umidade = H2O =18
 28
Lembrando que o ar é composto de 21% de O2 e 79% de N2
4) Que volume de ar, medido na CNTP, contém 1 kg de O2.
nO2 = m O2 = 1000 = 31,25mol
 32 32
 1mol _____ 22,4L
31,25mol _____ X(VO2) => VO2 = 700L de ar
VAR = VO2 = 700 = 3333,33 L de ar
 0,21 0,21
Que massa de ar contém 1 m3 de O2 medidos na CNTP.
 1mol _____ 22,4L
 X(nO2) _____ 1000 (VO2) => nO2 = 44,64 mol de O2
nAR = n O2 = 43,64 = 212,5 mol de ar 
 0,21 0,21 
 
nAR = m AR = m AR = nAR x 28,84 =212,5 x 28,84 = 6130,9 g de Ar
 Mar 
6) Qual a quantidade de matéria de O2 contida na massa de ar que contém 1568g de N2.
nN2 = m N2 = 1568 = 56mol de N2
 28 28
nAR = n N2 = 56 = 70,88 mol de ar
 0,79 0,79
nAR = nO2 = nO2 = nAR X 0,21 = 70,88 x 0,21 = 14,88 mol de O2
 0,21 
7) Que volume de ar contém 1 m3 de O2.
VAR = VO2 = 1000 = 4761,9 L de ar
 0,21 0,21
8) Um combustível sólido apresenta a seguinte composição em porcentagem em massa:
	Carbono
	hidrogênio
	oxigênio
	enxofre
	umidade
	Cinza
	72
	4,8
	9,6
	6
	5,4
	2,2
Considere a queima de 1kg desse combustível com 60% de ar em excesso, calcular:
a quantidade de matéria de O2teórica;
a quantidade de matéria de ar teórico;
a quantidade de matéria de O2​ em excesso;
a quantidade de matéria de O2 real; e
a quantidade de matéria de ar real
Resolução: Utilizando como base de calculo 1000 g do combustível, 
	Elemento
	massa
	Formula do mol
	mol
	Carbono
	= 720g
	nC = 720/12
	= 60 mol
	Hidrogênio
	= 48g
	nH = 48/2
	= 44 mol
	Oxigênio
	= 96g
	nO = 96/32
	= 3 mol
	Enxofre
	= 60g
	nS = 60/32
	= 1,87 mol
	Umidade
	= 54g
	nU = 54/18
	= 3 mol
	Cinzas
	= 22g
	
	
Reação de combustão ( calculo da quantidade de matéria de O2 teórico) 
C + O2 ( CO2
 60 mol 60 mol 60 mol 
H2 + ½ O2 ( H2O
 24 mol 12 mol 24 mol 
S + O2 ( SO2
 1, 87 mol 1, 87 mol 1, 87 mol 
Quantidade de matéria de O2 teórico (a):
	no2 para o carbono 
	= 60 mol
	no2 para o hidrogênio
	= 12 mol
	no2 para o enxofre
	= 3, 0 mol
	no2 do combustível 
	= 1,87 mol
	no2 teórico 
	= 60 + 12+ 3 + 1,87 - 3 mol = 70,87 mol
Quantidade de matéria de AR teórico: (b) 
	Ar teórico
	= 70,87 / 0,21
	= 337,47 mol
Quantidade de matéria de O2 em excesso e real: (c) e (d)
	No2 excesso
	= 0,6 X 70,87
	= 42,52 mol
	No2 real
	= 70,87 + 42,52
	= 113,39 mol
Quantidade de matéria de ar real(e):
nar real = 113,39 / 0,21 = 539,96 mol Sendo (O2 = 113,39mol + N2 = 426,57 mol ) = ar
9)Com base da composição química do combustível do exercício (8), considerando a queima de 1kg desse combustível com 30% de ar em excesso, calcular:
a quantidade de matéria de O2teórica;
a quantidade de matéria de ar teórico;
a quantidade de matéria de O2​ em excesso;
a quantidade de matéria de O2 real; e
a quantidade de matéria de ar real
Resolução: Utilizando como base de calculo 1000 g do combustível, 
	Elemento
	massa
	Formula do mol
	mol
	Carbono
	= 720g
	nC = 720/12
	= 60 mol
	Hidrogênio
	= 48g
	nH = 48/2
	= 44 mol
	Oxigênio
	= 96g
	nO = 96/32
	= 3 mol
	Enxofre
	= 60g
	nS = 60/32
	= 1,87 mol
	Umidade
	= 54g
	nU = 54/18
	= 3 mol
	Cinzas
	= 22g
	
	
Reação de combustão ( calculo da quantidade de matéria de O2 teórico) 
C + O2 ( CO2
 60 mol 60 mol 60 mol 
H2 + ½ O2 ( H2O
 24 mol 12 mol 24 mol 
S + O2 ( SO2
 1, 87 mol 1, 87 mol 1, 87 mol 
Quantidade de matéria de O2 teórico (a):
	no2 para o carbono 
	= 60 mol
	no2 para o hidrogênio
	= 12 mol
	no2 para o enxofre
	= 3, 0 mol
	no2 do combustível 
	= 1,87 mol
	no2 teórico 
	= 60 + 12+ 3 + 1,87 - 3 mol = 70,87 mol
Quantidade de matéria de AR teórico: (b) 
	Ar teórico
	= 70,87 / 0,21
	= 337,47 mol
Quantidade de matéria de O2 em excesso e real: (c) e (d)
	No2 excesso
	= 0,3 X 70,87
	= 21,26,52 mol
	No2 real
	= 70,87 + 21,26
	= 92,13 mol
Quantidade de matéria de ar real(e):
nar real = 92,13 / 0,21 = 438,71 mol Sendo (O2 = 92,13mol + N2 = 346,58 mol ) = ar
13)Um carvão possui a seguinte composição em porcentagem mássica:
�
São empregados 68% de ar em excesso e considerando como base de calculo 1kg de carvão e que todo o carbono desse carvão se transformou em CO2 , calcule:
a) quantidade de matéria de O2teórica;
 b) quantidade de matéria de O2 em excesso;
c) quantidade de matéria de O2 real;
d) quantidade de matéria de ar real;
e) quantidade de matéria de O2 nos fumos;
f) quantidade de matéria de N2 nos fumos e;
g) massa de água nos fumos.
Resolução: Utilizando como base de calculo 1000 g do combustível, 
	Elemento
	massa
	Formula do mol
	mol
	Carbono
	= 792g
	nC = 792/12
	= 66 mol
	Hidrogênio
	= 40g
	nH = 40/2
	= 20 mol
	Oxigênio
	= 64g
	nO = 64/32
	= 2,0 mol
	Nitrogênio 
	= 56g
	nP = 56/31
	= 1,80 mol
	Umidade
	= 0g
	nU = 0/18
	= 0 mol
	Cinzas
	= 48g
	
	
Reação de combustão ( calculo da quantidade de matéria de O2 teórico) 
C + O2 ( CO2
 66 mol 66 mol 66 mol 
 H2 + ½ O2 ( H2O20 mol 10 mol 20 mol 
Quantidade de matéria de O2 teórico (a):
	no2 para o carbono 
	= 66 mol
	no2 para o hidrogênio
	= 10 mol
	no2 do combustível 
	= 2,0 mol
	no2 teórico 
	= 66 + 10 - 2,0 mol = 74 mol
Quantidade de matéria de O2 em excesso e real: (b) e (c)
	No2 excesso
	= 0,68 X 74
	= 50,32 mol
	No2 real
	= 74 + 50,32
	=124,32 mol
Quantidade de matéria de ar real(d):
nar real = 124,32 / 0,21 = 592,0 mol
Sendo (O2 = 124,32mol + N2 = 467,68mol ) = ar
Quantidade de matéria dos componentes dos fumos (e):
	nCO​​2
	= nC
	= 66 mol 
	nH​​2O
	= nH2 + nH​​2O (umidade)
	=20 + 0 = 20 mol
	nN​​2
	= nN​​(combustivel + nN​​2(ar)
	= 1,8 + 467,68 = 469,48 mol
	nO2
	= nO2 (excesso)
	= 50,32 mol
	n fumos
	=57+2,25+33+440,89+43,8
	=605,80 mol
Quantidade de matéria dos componentes de N2 dos fumos (f):
	nN​​2
	= nN​​(combustivel + ar)
	= 1,8 + 467,68 = 469,48 mol
Fluxograma do processo ( em mol) (g):
c) 
Extra Um carvão mineral apresenta a seguinte composição em 1000 gramas:
	Carbono
	Hidrogênio 
	Oxigênio
	Nitrogênio
	Enxofre
	Umidade
	Cinzas
	684
	60
	40
	42
	72
	54
	48
Considerando a queima de 1000 g desse combustível com 60% de ar em excesso, calcular:
 a) quantidade de matéria de O2 teórico 
 b) quantidade de matéria de O2 em excesso e real 
 c) quantidade de matéria de ar real 
 d) quantidade de matéria dos componentes dos fumos 
 e) massa de água do combustível;
a massa capaz de gerar calor e;
fluxograma do processo ( em mol)
as massas existentes nos fumos de: água combinada, formada, total e dióxido de carbono,.
Resolução: Utilizando como base de calculo 1000 g do combustível, encontraremos os mols dos elementos:
	Elemento
	massa
	Formula do mol
	mol
	Carbono
	= 684g
	nC= 684/12
	= 57 mol
	Hidrogênio
	= 60g
	nH2 = 60/2
	= 30 mol
	Oxigênio
	= 40g
	nO2 = 40/32
	= 1,25 mol
	Nitrogênio
	= 42g
	nN2 = 42/28
	= 1,5 mol
	Enxofre
	= 72g
	nS = 72/32
	= 2,25 mol
	Umidade
	= 54g
	nU = 54/18
	= 3 mol
	Cinzas
	= 48g
	
	
Reação de combustão ( calculo da quantidade de matéria de O2 teórico) 
 C + O2 ( CO2
 57 mol 57 mol 57 mol 
 H2 + ½ O2 ( H2O
 30 mol 15 mol 30 mol 
 S + O2 ( SO2
 2,25 mol 2,25 mol 2,25 mol 
Quantidade de matéria de O2 teórico (a):
	no2 para o carbono 
	= 57 mol
	no2 para o hidrogênio
	= 15 mol
	no2 para o enxofre
	= 2,25 mol
	no2 do combustível 
	= 1,25 mol
	no2 teórico 
	= 57 + 15+ 2,25-1,25 mol = 73 mol
Quantidade de matéria de O2 em excesso e real: (b) 
	No2 excesso
	= 0,6 X 73
	=43,8 mol
	No2 real
	= 73 + 43,8
	=116,8 mol
Quantidade de matéria de ar real(c):
nar real = 116,8 / 0,21 = 556,19 mol
Sendo (O2 = 116,8mol + N2 = 439,39mol ) = ar
 
Quantidade de matéria dos componentes dos fumos (d):
	nCO​​2
	= nC
	= 57 mol 
	nSO​​2
	= nS
	= 2,25 mol
	nH​​2O
	= nH2 + nH​​2O (umidade)
	= 30 + 3 = 33 mol
	nN​​2
	= nN​​(combustivel + nN​​2(ar)
	= 1,5 + 439,39 = 440,89 mol
	nO2
	= nO2 (excesso)
	= 43,8 mol
	n fumos
	= 57+2,25+33+440,89+43,8
	= 576,94 mol
Massa de água do combustível (e): 
Calculo da água combinada
	nH2O combinada
	= n H2 combinado 
	= 2XnO2 do combustível
	nH2O combinada
	= 2 X1,25
	= 2,5mol
Portanto massa de água combinada = mH2O combinada = 2,5 X18 = 45g
Massa de água do combustível = mH2O combinada + umidade = 45 + 39 = 84 g
massa capaz de gerar calor (f):
A massa do combustível capaz de gerar calor é a soma da massa de carbono, a massa do hidrogênio livre e a massa de enxofre.
M capaz de gerar calor = mc + m H2 livre + mS
M capaz de gerar calor = 684 + 55 +72 = 811 g
Fluxograma do processo ( em mol) (G):
As massas existentes nos fumos de: água combinada, formada, total e a massa do dióxido de enxofre (h): 
Água formada
	nH2O formada
	= nH2Livre 
	= nH2total - 2 nO2 combustível 
	nH2O formada
	= 30 – 2 X1,25
	= 27,5 mol
	mH2O formada
	= 27,5 X18 
	= 495 g 
Água Combinada
	nH2O combinada
	= nH2combinada
	= 2 nO2 combustível 
	nH2O combinada
	= 2 X1,25
	= 2,5 mol
	mH2O combinad
	= 2,5 X18 
	= 45 g 
Água total 
	mH2O fumos
	= nH2O X 18+ umidade
	
	mH2O fumos
	= 30 X 18+ 54
	= 594 g
Massa do dióxido de enxofre
	M CO2
	= n CO2 fumos X massa molar CO2
	= 57X44 = 2508g
Massa de água do combustível 
	mH2O combustível 
	= mH2O combinada +m umidade
	= 45 +54
	= 99 g
14
b)
Avogadro
1mol = 22,4L
Massa molar do ar atmosférico seco
28,84 g/mol 
C=66 H2=20
O2=2,0 N2=1,8
H2O=0
CO2 = 66
H2O = 20 + 0 = 20
O2 = 50,32
N2 = 1,8 + 467,68 = 469,48
fumos
Câmara de
Combustão 
Ar = 592,0
O2=124,32
N2= 467,68
mH2L = m H2T – mO2 / 8
mH2L = 60- 40/8 = 55 g 
C=57 H2=30
O2=1,25 N2=1,5
S=2,25 H2O=3
CO2 = 57
H2O = 30 + 3 = 33
SO�2 = 2,25
O2 = 43,8
N2 = 1,5 + 439,39 = 440,89
fumos
Câmara de
Combustão 
Ar = 556,19
O2=116,8
N2= 439,39