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 50 % moles C2 H5 Br e 33,3 % 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:
C2H4 + HBr C2H5Br
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 C2H5Br (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 C2H5Br
  • 33,3 mols de HBr

Passo 5

Pela estequiometria da reação, 1 mol de C2H4 reage com 1 mol de HBr para formar 1 mol de C2H5Br. Então, se formamos 50 mols de C2H5Br, significa que 50 mols de C2H4 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
Mols de HBr consumidos = 50 , mols - 33,3 , mols = 16,7 , mols

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 C2H4 para formar 50 mols de C2H5Br, então C2H4 é o reagente limitante.
A fração de conversão ( X) é dada por:
X = Mols consumidos de rea>=nte limitanteMols totais alimentados do rea>=nte limitante
Como não temos a quantidade total alimentada, vamos considerar que a alimentação continha apenas C2H4 e HBr na proporção estequiométrica.

Passo 8

Assumindo que alimentamos 100 mols de HBr, para reagir completamente com C2H4, precisaríamos de 100 mols de C2H4. Mas como consumimos apenas 50 mols de C2H4, a fração de conversão é:
X = 50100 = 0,5 ou 50%

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:
Excesso de HBr = Mols sobrantesMols consumidos times 100 = 50 - 33,333,3 times 100 approx 50%

Resposta

A fração de conversão do reagente limitante ( C2H4) é de 50% e o ácido bromídrico (HBr) está em 50% de excesso.

Exercícios relacionados