A reação entre etileno e ácido brômico para formar etil-bromato acontece num reator contínuo. A corrente de produto é analisada e encontra-se que contém moles e moles HBr . A alimentação contém somente etileno e ácido brômico. Calcule a fração de conversão do reagente limite e a porcentagem em excesso do outro.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a reação entre etileno e ácido bromídrico que forma etil-brometo. A gente precisa calcular a fração de conversão do reagente limitante e a porcentagem do outro reagente que está em excesso. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas entre reagentes e produtos nas reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a reação química envolvida:
Isso significa que 1 mol de etileno reage com 1 mol de HBr para formar 1 mol de etil-brometo.

Passo 3

Agora, vamos analisar os dados do problema. No produto, temos:
  • 50% de (etil-brometo)
  • 33,3% de HBr
Como as porcentagens moleculares devem somar 100%, o restante é de alguma forma não mencionado, mas focaremos nos dados fornecidos.

Passo 4

Vamos supor que estamos trabalhando com 100 mols de produto total para facilitar os cálculos. Assim, temos:
  • 50 mols de
  • 33,3 mols de HBr

Passo 5

Pela estequiometria da reação, 1 mol de reage com 1 mol de HBr para formar 1 mol de . Então, se formamos 50 mols de , significa que 50 mols de e 50 mols de HBr foram consumidos.

Passo 6

Agora, vamos verificar quantos mols de HBr restaram no produto. Sabemos que no produto há 33,3 mols de HBr, então:
Mols de HBr consumidos = Mols de HBr na alimentação - Mols de HBr no produto

Passo 7

Agora, vamos encontrar a fração de conversão do reagente limitante. O reagente limitante é aquele que é totalmente consumido na reação. Pelo que vimos, usamos 50 mols de para formar 50 mols de , então é o reagente limitante.
A fração de conversão ( ) é dada por:
Como não temos a quantidade total alimentada, vamos considerar que a alimentação continha apenas e HBr na proporção estequiométrica.

Passo 8

Assumindo que alimentamos 100 mols de HBr, para reagir completamente com , precisaríamos de 100 mols de . Mas como consumimos apenas 50 mols de , a fração de conversão é:

Passo 9

Agora, vamos calcular a porcentagem em excesso do outro reagente, que é o HBr. Inicialmente, temos 100 mols de HBr, e consumimos 50 mols para a reação, sobrando 50 mols. Mas no produto temos 33,3 mols de HBr, então o excesso efetivo é:

Resposta

A fração de conversão do reagente limitante ( ) é de e o ácido bromídrico (HBr) está em de excesso.

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