- Uma reação bastante conhecida para geração de hidrogênio a partir de vapor é chamada de reação de deslocamento por água:
Se a alimentação em fase gasosa do reator constitui em 30 mol de
e 35 mol de vapor de água a
e se 12 mol de
e 12 mol de
forem produzidos. Calcule:
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos uma reação química onde o monóxido de carbono (CO) reage com vapor de água (H₂O) para produzir dióxido de carbono (CO₂) e hidrogênio (H₂). A equação química é:
Nos dizem que na alimentação do reator temos 30 mol de CO e 35 mol de H₂O. Após a reação, foram produzidos 12 mol de CO₂ e 12 mol de H₂. A partir disso, precisamos calcular algumas coisas relacionadas à quantidade que restou de reagentes e à conversão dos reagentes. Vamos precisar usar o conceito de balanço material para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o que sabemos:
- Reagentes iniciais:
- CO: 30 mol
- H₂O: 35 mol
- Produtos formados:
- CO₂: 12 mol
- H₂: 12 mol
Sabemos que a relação das substâncias na reação é 1:1:1:1, ou seja, para cada mol de CO que reage, forma-se 1 mol de CO₂ e 1 mol de H₂. Isso significa que a quantidade de CO e H₂O que reagiu é igual à quantidade de CO₂ e H₂ produzidos.
Passo 3
Vamos calcular quanto de cada reagente consumiu na reação. Como 12 mol de CO₂ foram produzidos, isso significa que 12 mol de CO reagiram. Da mesma forma, 12 mol de H₂ foram formados a partir de 12 mol de H₂O que reagiram.
Passo 4
Agora, vamos descobrir quanto de cada reagente restou após a reação. Subtraímos a quantidade consumida da quantidade inicial.
Passo 5
Para entender a eficiência da reação, podemos calcular a conversão dos reagentes. A conversão mostra quanto do reagente inicial foi efetivamente transformado em produtos.
Resposta
Após a reação, restam 18 mol de CO e 23 mol de H₂O. A conversão de CO foi de 40% e a de H₂O foi de aproximadamente 34,29%.