d) se a reação transcorre até um ponto onde sobram 60 kmols de
, qual é a conversão fracional de
? Qual é a conversão fracional do
? Qual é a extensão da reação?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos diz que, após a reação, ainda restam 60 kmol de
. Precisamos descobrir três coisas:
- Conversão fracional de
: Isso mostra quanto do etileno reagiu. - Conversão fracional de
: Indica quanto do oxigênio foi consumido. - Extensão da reação: É uma medida de quantas vezes a reação ocorreu baseada na quantidade de reagentes que reagiram.
Para resolver isso, vamos precisar da equação balanceada da reação química e entender os conceitos de conversão fracional e extensão da reação.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química da reação. Supondo que estamos lidando com a combustão do etileno (
), a equação balanceada é:
Isso significa que 1 molécula de etileno reage com 3 moléculas de oxigênio para formar 2 moléculas de dióxido de carbono e 2 de água.
Passo 3
Agora, vamos entender o que é conversão fracional. A conversão fracional (
) de um reagente é a fração (entre 0 e 1) desse reagente que foi convertida em produto. Matematicamente:
Também precisamos entender a extensão da reação (
), que é a quantidade de reagente que efetivamente reagiu, medida em kmol.
Passo 4
Vamos estabelecer as relações com base na equação balanceada. Suponha que começamos com:
-
kmol de etileno -
kmol de oxigênio
Após a reação:
- Sobram 60 kmol de
.
Como não temos os valores iniciais, vamos trabalhar com variáveis.
Passo 5
De acordo com a equação balanceada, para cada kmol de
que reage, 3 kmol de
são consumidos. Então:
Onde
é a extensão da reação em kmol.
Passo 6
Sabemos que depois da reação ainda sobram 60 kmol de
. Então:
Mas sem o valor de
, não podemos resolver diretamente. Vamos assumir que o oxigênio estava em excesso, e o etileno limitou a reação.
Passo 7
Vamos definir a conversão fracional do etileno (
) como:
E a conversão fracional do oxigênio (
) como:
Passo 8
Agora, precisamos relacionar as conversões. Se considerarmos que o oxigênio estava em excesso e usamos 3 vezes a extensão da reação para consumi-lo, podemos expressar
em termos de
:
Passo 9
Porém, sem valores iniciais específicos, vamos apresentar as relações gerais:
- Conversão fracional de
:
- Conversão fracional de
:
- Extensão da reação:
Resposta
Sem os valores iniciais específicos de
e
, podemos expressar as conversões e a extensão da reação em termos das variáveis envolvidas:
-
Conversão fracional de
: -
Conversão fracional de
: -
Extensão da reação:
Para obter valores numéricos específicos, são necessários os valores iniciais de
e
.
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