Questão 32 — Gases — Misturas Gasosas e Estequiometria da Combustão (Química) — Instituto Militar de Engenharia (IME) 2022

Química Gases — Misturas Gasosas e Estequiometria da Combustão

Instituto Militar de Engenharia (IME) 2022 Médio

Instituto Militar de Engenharia (IME) · Concurso de Formação e Graduação

Gabarito disponível

Uma mistura gasosa ideal de 4,0 kg de oxigênio e 1,3 kg de acetileno está contida em um vaso fechado de volume invariante, a 200 °C e 300 kPa. Essa mistura entra em combustão e reage completamente, produzindo CO₂ e H₂O. Depois, deixa-se o meio resfriar por um certo tempo, de forma que os produtos continuam gasosos, e a pressão final medida é de 600 kPa.

É correto afirmar que:

Selecione uma alternativa A) a massa específica do meio reacional aumenta e a pressão parcial final do CO₂ é de 400 kPa. B) a massa específica do meio reacional diminui e sua temperatura final é de 946 K. C) a massa específica do meio reacional permanece constante e a pressão parcial final do vapor de água é de 200 kPa. D) a massa específica do meio reacional aumenta e sua temperatura final é de 946 K. E) a massa específica do meio reacional permanece constante e sua temperatura final é igual à temperatura inicial.

Resolução comentada

Mistura estequiométrica: 125 mol de O₂ e 50 mol de C₂H₂, com volume constante.

n(O₂) = 4000/32 = 125 mol e n(C₂H₂) = 1300/26 = 50 mol. Na reação 2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O, a proporção é exatamente estequiométrica e dá 100 mol de CO₂ e 50 mol de H₂O (150 mol). A massa se conserva e o volume é constante, então a massa específica permanece constante. A pressão parcial do vapor é 600·(50/150) = 200 kPa.

Análise das alternativas

A) Errada: a massa específica não aumenta, e p(CO₂) = 400 kPa tem de ser combinada com densidade constante. B e D) Errados: T final ≈ 1104 K, não 946 K, e a densidade não varia. E) Errada: a temperatura final é maior que a inicial (a pressão final de 600 kPa, com menos mols, exige T maior).

Referência: Estequiometria da combustão e lei dos gases ideais.

Resolução comentada do VaiConcursos.