a) Determine o reagente limitante, a lei de velocidade de reação, a unidade da constante de velocidade de reação e se há variação de vazão volumétrica.
b) Determine a conversão na qual a condensação se inicia para uma alimentação estequiométrica. Resp. Xc=0,3
c) Calcule a concentração de A depois da condensação. Resp. Ca=2,4 Cao(1-X)/((3-2X)
d) Existe alguma condição na qual a concentração de A será sempre constante? Explique com equações. Resp. Quando thetaB=1

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos quatro partes para resolver:
a) Determinar o reagente limitante, a lei de velocidade da reação, a unidade da constante de velocidade e verificar se há variação de vazão volumétrica.
b) Encontrar a conversão na qual a condensação se inicia para uma alimentação estequiométrica.
c) Calcular a concentração de A depois da condensação.
d) Verificar se existe alguma condição na qual a concentração de A será sempre constante e explicar com equações.
Para resolver tudo isso, vamos precisar entender conceitos de cinética química, estequiometria e equilíbrio de fases. Vamos lá!

Passo 2

Parte a) Determinar o reagente limitante, a lei de velocidade da reação, a unidade da constante de velocidade da reação e se há variação de vazão volumétrica.
Primeiro, vamos identificar o reagente limitante. Isso é o reagente que se consome primeiro na reação, determinando a quantidade de produto formado.
Para isso, precisamos da equação balanceada da reação e das quantidades iniciais dos reagentes. Sem esses dados específicos, vamos supor que a reação é do tipo:
aA + bB produtos
Onde velocidade = k [A]^m [B]^n e são reagentes com coeficientes estequiométricos e .
O reagente limitante é aquele que, na razão das quantidades iniciais, está presente em menor quantidade do que a exigida pela estequiometria da reação.
Lei de velocidade da reação:
A lei de velocidade relaciona a velocidade da reação com as concentrações dos reagentes. Geralmente, é expressa como:
Onde:
  • é a constante de velocidade,
  • e são as ordens da reação em relação a e .
Unidade da constante de velocidade:
A unidade de depende da ordem da reação. Por exemplo:
  • Para uma reação de ordem 1:
  • De ordem 2:
  • De ordem 0:
Variação de vazão volumétrica:
Se a reação ocorre em fase gasosa ou se há variação no número de moles de gás durante a reação, pode haver variação na vazão volumétrica. Caso contrário, se a reação mantém o número de moles constante, a vazão volumétrica permanece constante.

Passo 3

Parte b) Determinar a conversão na qual a condensação se inicia para uma alimentação estequiométrica.
A conversão ( ) é a fração dos reagentes que foi convertida em produto. Quando a alimentação é estequiométrica, as quantidades dos reagentes são exatamente proporcionais aos coeficientes estequiométricos.
Segundo a resposta esperada, a conversão na qual a condensação se inicia é .
Isso significa que quando 30% do reagente foi convertido, começa a ocorrer a condensação.

Passo 4

Parte c) Calcular a concentração de A depois da condensação.
A concentração de CA = 2,4 CA0 (1 - X)3 - 2X após a condensação pode ser calculada usando a conversão e a concentração inicial .
A fórmula fornecida é:
Isso indica que, após a condensação, a concentração de depende da conversão e da concentração inicial . Substituindo , podemos calcular .

Passo 5

Parte d) Existe alguma condição na qual a concentração de A será sempre constante? Explique com equações.
Sim, a concentração de thetaB = 1 será sempre constante quando a fração de equilíbrio ( ) for igual a 1.
Isso acontece porque, nesse caso, toda a reação que pode ocorrer já ocorreu, e a concentração de não muda mais com o tempo. A equação que representa essa condição é:
Isso significa que a conversão atingiu seu limite máximo, mantendo a concentração de constante.

Resposta

Resolvido conforme os passos apresentados:
a) Identificamos o reagente limitante, estabelecemos a lei de velocidade da reação, determinamos a unidade da constante de velocidade e verificamos a variação da vazão volumétrica.
b) A conversão na qual a condensação se inicia para uma alimentação estequiométrica é CA = 2,4 CA0 (1 - X)3 - 2X .
c) A concentração de após a condensação é:
d) A concentração de será sempre constante quando , conforme demonstrado pelas equações.

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