Queima de alcano

20 cm³ de um alcano são queimados completamente por 280 cm³ de O2, em um eudiômetro. Após a queima, a temperatura do sistema retorna ao valor inicial. Nota-se, então, que o incremento de volume foi de 10% do volume inicial. Qual o volume de O2 excedente e qual a fórma do alcano?

A quantidade de mols do alcano presente é 280/20 = 14 vezes menor.
Primeiramente não podemos achar a quantidade de mols de oxigênio pois não sabemos, nem a temperatura nem a pressão.
Digamos que tenhamos n mols de alcano, logo:

Contudo, não temos certeza que o oxigênio está na quantidade estequiométrica(na verdade sobra), então devemos colocar O2 no lado direito da equação:

Podemos dizer, pelo enunciado, que o volume aumentou 10%, e como estamos lidando com mesma pressão(será?) e temperatura, então:

Logo, sabemos do alcano que se trata:

Então, a equação fica:

Assim, podemos fazer regra de 3:


Demorei um bom tempo haha

Ashitaka creio que seu erro foi desconsiderar a água, ela está no estado gasoso(lembre-se, é um eudiômetro). Se fizer as contas considerando a água encontrará o mesmo resultado do Carlos,que ,como sempre, deu uma ótima resposta.

Muito obrigado, Carlos, até me sinto em dívida com essas belas soluções em LaTeX que faz. Quando for de grande trabalho, não se incomode a esse ponto, por favor! Não fica tão bonito, mas lembre que o fórum tem a opção de colocar sobescritos e tal, talvez seja mais fácil. Mas sua solução ficou um pouco difícil. Note que se considerar a água na equação que fiz, sai de imediato:
280-10(3n+1) + 20n + 20(n+1) - 300 = 30 -----> n = 4.

O problema é realmente esse da água, como o Victor falou. Eu já tinha reparado que se considerasse a água, daria n = 4. Mas pelo que entendi, se ele diz que volta à temperatura normal, imaginei que fosse água líquida.
Até onde sei, um eudiômetro é um tubo para medir volumes (perdoem se estiver cometendo um erro, sou novo no assunto). Não entendo onde isso indica que a água está no estado gasoso. Poderiam apontar?

Eu demorei mesmo foi por erro, 280/20 = 40 hahaha

É meio obrigatório termos agua gasosa. Caso não formasse agua gasosa, perceba que a quantidade de molécular de Oxigênio que reagiu é a mesma quantidade de moleculas de CO2.
Ou seja, nesse sentido não há alteração de volume. Mas perceba que o volume diminui, pois a quantidade de combustivel diminui conforme a reação ocorre.
Assim, em vez de termos aumento de volume, o volume diminuiria.

Quanto à voltar a temperatura normal, significa que a temperatura na hora da análise não varia, mas não que a reação ocorreu em temperatura ambiente.
Lembre-se que existe água gasosa em temperatura ambiente, mesmo seu ponto de ebulição estando acima dessa temperatura.
Realmente não há indicios que a agua está no estado gasoso, mas como disse acima, se a agua ficasse liquida, não teriamos resposta.

Uma tentativa de explicação:
Combustão completa quase sempre obtem-se agua gasosa. Após a agua(gasosa) atingir a temperatura que se encontrava, então é necessário que para a agua ficar liquida, a agua libere energia e o sistema esfrie.
Mas qual seria a "iniciativa" para a agua gasosa transformar-se em liquida, para isso analisamos a energia livre de gibbs:
(esses dados tirei de um livro, não de cabeça haha)
Energia livre de Gibbs de H2O(g) é -228,57 kJ/mol. Ou seja, espontaneamente a agua gasosa transforma-se em agua liquida. Contudo, podemos observar que para existir agua liquida misturado com agua gasosa, a pressão necessária é de 23,8 torr(retirei do livro).

Minha solução ficou um tanto dificil(ficou mais longa), vejo que a tua tem traços de equilibrio quimico, ainda não entrei nessa parte(tão fundo), então por enquanto eu uso mais o raciocinio.

Na minha não tem nada de equilíbrio químico, é puro balanceamento! Você escreve o alcano da forma como escrevi, depois soma O2 coloca a seta e joga lá uma água e CO2 e sai balanceando hahahaha. Esse jeito é bem prático.


"É meio obrigatório termos agua gasosa. Caso não formasse agua gasosa, perceba que a quantidade de molécular de Oxigênio que reagiu é a mesma quantidade de moleculas de CO2.
Ou seja, nesse sentido não há alteração de volume."
Carlos, não vi a relação entre formar água gasosa e a quantidade de moléculas de oxigênio. Afinal, após a reação, o que haverá de água é um número fixo, seja o estado físico que estiver. A quantidade de CO2 formado não depende da quantidade de água que também foi formada.
Ainda não consegui visualizar o indício de que a água necessariamente seja líquida.

Sobre a energia livre, ainda não sei nada disso; mas na próxima semana já devo ter estudado. Daí posso voltar aqui para compreender bem o que você disse sobre.

Sim, é puro balanceamento.
O que eu quero dizer é que para existir agua liquida após a combustão(e em 25°C) é necessário mais de 20 bar de pressão.
Isso explica-se utilizando equilibrio e a energia livre de Gibbs.

E realmente teu jeito ficou bem mais prático.

Ali em cima você falou 23,8 torr, que é 0,031 atm e agora falou 20 bar, que é 18,74 atm '-'
Além disso, existe água líquida e gasosa na temperatura e pressão ambiente que vivemos. Não vejo problemas sobre ser líquida.
Desculpe a insistência; é que ainda não tenho muito conhecimento em química e não estou convencido...

Nem eu tenho muito conhecimento(mais sobre atomistica).
Ali em cima eu falei acima de 20 torr(preguiça de pegar o dado denovo).
Eu ligeiramente confundi 1 torr com 1 bar, ai achei que a pressão era grande, acabei trocando  os nomes.
Na realidade é 23,8 torr. Acabei errando e trocando as unidades. Desculpe.

Com isso de 23,8 torr(abaixo de 1 atm), então acima dessa pressão então temos agua liquida e agua gasosa. 

Enfim, então não sei o porquê de termos agua gasosa. Não vejo problema de considerar liquida, contudo para que tenhamos a resposta, toda a agua deve ser gasosa.