Questão 73 da FUVEST 2017

1ª fase

Nas mesmas condições de pressão e temperatura, 50 L de gás propano (\ce{C3H8}) e 250 L de ar foram colocados em um reator, ao qual foi fornecida energia apenas suficiente para iniciar a reação de combustão. Após algum tempo, não mais se observou a liberação de calor, o que indicou que a reação havia-se encerrado. Com base nessas observações experimentais, três afirmações foram feitas:

I. Se tivesse ocorrido apenas combustão incompleta, restaria propano no reator.
II. Para que todo o propano reagisse, considerando a combustão completa, seriam necessários, no mínimo, 750 L de ar.
III. É provável que, nessa combustão, tenha se formado fuligem.

Está correto apenas o que se afirma em

Note e adote:
Composição aproximada do ar em volume: 80% de \ce{N2} e 20% de \ce{O2}.
  1. A
    I.
  2. B
    III.
  3. C
    I e II.
  4. D
    I e III.
  5. E
    II e III.
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Resolução comentada

Em mesmas condições de pressão e temperatura, a proporção em volume dos gases é igual à proporção em mols (Avogadro). Assim, dá para usar os coeficientes da equação diretamente como volumes.

O ar tem 20% de \ce{O2}, então em 250 L de ar há:

250 \times 0{,}20 = 50\ \text{L de } \ce{O2}

Afirmação II. Combustão completa: \ce{C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H2O}. Para 50 L de propano são necessários 5 \times 50 = 250 L de \ce{O2}. Como o ar tem 20% de \ce{O2}:

\frac{250}{0{,}20} = 1250\ \text{L de ar}

O mínimo é 1250 L, não 750 L. Afirmação falsa.

Afirmação I. Mesmo na combustão incompleta (que consome menos \ce{O2} por mol de propano, por exemplo formando CO ou C), só há 50 L de \ce{O2} disponíveis. Formando só carbono: \ce{C3H8 + 2 O2 -> 3 C + 4 H2O}, seriam necessários 100 L de \ce{O2} para consumir todo o propano. Formando CO: \ce{C3H8 + 7/2 O2 -> 3 CO + 4 H2O}, seriam 175 L. Em qualquer caso, 50 L de \ce{O2} não bastam para os 50 L de propano, então sobra propano. Afirmação verdadeira.

Afirmação III. Como o oxigênio é muito escasso (50 L contra 250 L necessários), a combustão é muito incompleta, e é provável a formação de carbono (fuligem). Afirmação verdadeira.

Corretas: I e III.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana quem calcula os 250 L de O2 necessários mas esquece de dividir por 0,20 para achar o volume de ar, ou quem erra essa conta.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AEsquece que a falta de oxigênio torna provável a formação de fuligem (III também é correta).
  • BIgnora que, com só 50 L de O2, sobra propano mesmo na combustão incompleta (I também é correta).
  • CConsidera II correta, mas o mínimo de ar é 1250 L, não 750 L.
  • EInclui II, que é falsa, e deixa de fora I, que é verdadeira.

Assuntos: estequiometria de gases, combustão, lei de Avogadro.

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