Nos últimos anos, tem-se investido intensamente no aproveitamento do biogás gerado a partir da decomposição anaeróbica de resíduos orgânicos. O biogás é uma mistura constituída principalmente por CH4(g) — na faixa de 60% a 80% em quantidade de matéria — e CO2(g), além de pequenas quantidades de outros componentes. Para a maioria das aplicações, o biogás deve passar por uma etapa de purificação que visa remover contaminantes como, por exemplo, H2S, H2O e NH3, além de reduzir o teor de CO2 para algo em torno de 1% a 3% em quantidade de matéria. Após esse tratamento, o biogás costuma ser denominado biometano.Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, com relação ao biogás e seus componentes. Considere que uma amostra de biometano seja constituída exclusivamente por CH4 e CO2, com concentração de CO2 igual a 1,0% em quantidade de matéria. Nessa amostra, a concentração de CO2, em porcentagem de massa, é superior a 2,0%.

Nos últimos anos, tem-se investido intensamente no aproveita...

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Q788206

Ano: 2017 Banca: CESPE / CEBRASPE Órgão: SEDF Prova: CESPE - 2017 - SEDF - Professor de Educação Básica - Química |

Q788206 Química

Nos últimos anos, tem-se investido intensamente no aproveitamento do biogás gerado a partir da decomposição anaeróbica de resíduos orgânicos. O biogás é uma mistura constituída principalmente por CH₄(g) — na faixa de 60% a 80% em quantidade de matéria — e CO₂(g), além de pequenas quantidades de outros componentes. Para a maioria das aplicações, o biogás deve passar por uma etapa de purificação que visa remover contaminantes como, por exemplo, H₂S, H₂O e NH₃, além de reduzir o teor de CO₂ para algo em torno de 1% a 3% em quantidade de matéria. Após esse tratamento, o biogás costuma ser denominado biometano. Tendo como referência essas informações, julgue o item que se segue, com relação ao biogás e seus componentes.
Considere que uma amostra de biometano seja constituída exclusivamente por CH₄ e CO₂, com concentração de CO₂ igual a 1,0% em quantidade de matéria. Nessa amostra, a concentração de CO₂, em porcentagem de massa, é superior a 2,0%.

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Vamos analisar a questão.

Considerando que o CO₂ possui concentração igual a 1% em quantidade de matéria, é possível dizer que o número de mols de CO₂ em relação ao número de mols total (CO₂ + CH₄) equivale a 0,01:

0,01 = n(CO₂)/n_total

Sendo assim, obtemos que:
n(CO₂) = 0,01 ∙ n_total
n(CH₄) = 0,99 ∙ n_total

Supondo que o n_total seja igual a 1 (base de cálculo):
n(CO₂) = 0,01 mols

n(CH₄) = 0,99 mols

Como a massa (m) pode ser obtida multiplicando o número de mols pela massa molar (MM), é possível obter a quantidade em massa dos componentes da mistura:

m = n ∙ MM

MM(CO₂) = 44 g/mol e MM(CH₄) = 16 g/mol

Logo:
m(CO₂) = 0,01 ∙ 44 = 0,44 g
m(CH₄) = 0,02 ∙ 16 = 15,84 g

Por fim, com o valor da massa dos componentes obtemos a massa total e também a porcentagem em massa do CO₂ contida na mistura:

m_total = m(CO₂) + m(CH₄) = 0,44 + 15,84 = 16,28 g
% m(CO₂) = 0,44/16,28 = 0,027 = 2,70% em massa

Portanto, nesta amostra, a concentração de CO₂, em porcentagem de massa, é superior a 2,0% (2,7% > 2,0%).

Gabarito do Professor: CERTO.

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Comentários

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Alguém pode dar os direcionamentos de como resolver essa questão?

1 mol de CO2 = 44g = 2,75%

100 mol de CH4 1600g

FIZ A RESOLUÇÃO dessa questão por regra de 3

CO2 - 1% mol (quantidade de matéria) = (1/100) mol

CH4 - 99% mol (quantidade de matéria) = (99/100) mol

n = m/MM

mCO2 = n . MM = (1/100) . 44 = 0,44 g de CO2

mCH4 = n . MM = (99/100) . 16 = 15,84 g de CH4

m total = mCO2 + m CH4 = 16,28 g

% massa de CO2 ----> 16,28 g -----100%

0,44 g ----- x

x = 2,70% (superior a 2,0%)

Gabarito: CERTO

Usei 100mols. Daí fiz a massa total da mistura CH4 (99mols)+ CO2 (1mol). Depois fiz regra de 3.

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