Considere que 100g de uma substância orgânica saturada sofr...

Tema Central da Questão:

A questão envolve a determinação da porcentagem em massa de carbono em uma substância orgânica saturada após combustão completa. Esse tipo de problema é relevante para entender a composição elementar das substâncias, um conceito fundamental em Química Orgânica.

Resumo Teórico:

Quando uma substância orgânica é queimada completamente, ela reage com oxigênio para formar dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O). O carbono presente na amostra original transforma-se em CO₂, enquanto o hidrogênio transforma-se em H₂O. A estequiometria destas reações e a conservação de massa são princípios-chave para resolver o problema.

Justificativa da Alternativa Correta (D - 84%):

Para encontrar a porcentagem de carbono na amostra original, calculamos primeiro a massa de carbono presente no CO₂ produzido.

• Massa molar do CO₂ = 44 g/mol (12 g/mol de C + 32 g/mol de O₂).
• A quantidade de carbono no CO₂ é 12/44 da massa total do CO₂.
• A massa de carbono no CO₂ produzido é (12/44) × 308 g ≈ 84 g.

Portanto, a porcentagem em massa de carbono na amostra original é:

(84 g de C / 100 g de amostra) × 100% = 84%

Análise das Alternativas Incorretas:

• A - 7%: Muito baixa, subestima significativamente a quantidade de carbono.
• B - 44%: Não considera a relação correta entre a massa de carbono e o CO₂.
• C - 50%: Equivocada, não reflete a quantidade dada pela análise estequiométrica.
• E - 96%: Superestima a massa de carbono, ultrapassando o resultado calculado.

Estratégia de Interpretação:

Preste atenção nos dados fornecidos, como massas específicas de produtos de combustão. Utilize a relação estequiométrica e a conservação de massa para calcular as quantidades de elementos na substância original. Essa abordagem sistemática evita erros comuns.

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I)Como a combustão do composto só produziu CO2 e H2O. Logo, o composto pode ser dado por: CxHyOz .

II)Como o composto é saturado temos que y = 2x + 2. Com isso,

CxH(2x+2)Oz + O2  →  CO2 + H2O

*Balanceando a reação temos,

a CxH(2x+2)Oz + b O2  →  ax CO2 + (ax + a) H2O;

III)Com o enunciado temos,

ax = 308/44 = 7 mols

ax + a = 144/18 = 8 mols

*Por isso,

a = 1

x = 7

IV)Alem disso, pelo que foi dito do composto,

(12*x + 1*(2x+2) + 16*z)*a = 100

(12*7 + (2*7 + 2) + 16z)*1 = 100

100 + 16z = 100

z = 0

V)Portanto a eq. é:

C7H16 + O2  →  7CO2 + 8H2O

*Balanceando,

C7H16 + 11O2  →  7CO2 + 8H2O

VI)Logo, o percentual em massa do carbono é:

%C(m/m) = (7*12)/(7*12 + 16*1)

%C(m/m) =  84/100 = 84%