Considere a reação de cloração do metano,
que ocorre em um reator tubular operando em estado estacionário. Deseja-se determinar a composição do produto quando a conversão do reagente limitante for de
e a composição de alimentação, em porcentagem molar, for igual a
de
de
e
de
.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão pede. Estamos tratando da reação de cloração do metano:
O exercício está num reator tubular operando em estado estacionário. Queremos descobrir qual será a composição do produto quando 67% do reagente limitante for convertido. A mistura inicial, em porcentagem molar, é 40% de
, 50% de
e 10% de
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria e balanço de materiais.
Passo 2
Primeiro, vamos assumir que temos 100 moles de mistura alimentar. Isso facilita os cálculos, pois cada porcentagem molar pode ser tratada diretamente como moles.
Então, temos:
-
: 40 moles -
: 50 moles -
: 10 moles
Passo 3
Agora, precisamos identificar qual é o reagente limitante. A reação mostra que 1 mol de
reage com 1 mol de
. Como temos 40 moles de
e 50 moles de
, o
vai ser o reagente limitante porque temos menos dele em relação à sua proporção na reação.
Passo 4
Sabendo que a conversão do reagente limitante (
) é de 67%, vamos calcular quantos moles de
foram consumidos:
Passo 5
De acordo com a equação da reação, para cada mol de
consumido, 1 mol de
também é consumido, e são formados 1 mol de
e 1 mol de
.
Portanto:
-
consumido: 26,8 moles -
formado: 26,8 moles -
formado: 26,8 moles
Passo 6
Vamos agora calcular os reagentes não consumidos:
-
não consumido: moles -
não consumido: moles
O
permanece inalterado, com 10 moles.
Passo 7
Agora, vamos somar todos os moles para encontrar a composição final:
Resposta
A composição final dos produtos, em porcentagem molar, é:
-
: 13,2% -
: 23,2% -
: 26,8% -
: 26,8% -
: 10%