A reação entre etileno e brometo de hidrogênio para formar brometo de etila é conduzida em um reator contínuo. A corrente de produto é analisada, contendo
molar de
e 17,3% de HBr . A alimentação do reator contém apenas etileno e brometo de hidrogênio. Calcule a conversão fracional do reagente limitante e a percentagem pela qual o outro reagente está em excesso. Se a vazão molar da corrente de alimentação é
, qual é a extensão da reação? R :
Excesso de
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é uma reação química entre etileno (
) e brometo de hidrogênio (
) formando brometo de etila (
). O exercício quer que a gente calcule:
- A conversão fracional do reagente limitante.
- A porcentagem pelo qual o outro reagente está em excesso.
- A extensão da reação, dado que a vazão molar da alimentação é
.
Pra isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria, balanço de matéria e entender o que é reagente limitante e excesso. Vamos resolver passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os reagentes e os produtos da reação:
Aqui, a gente tem uma reação de 1:1 entre etileno e HBr formando brometo de etila.
Passo 3
Agora, vamos analisar a composição da corrente de produto. Ela contém:
-
molar de -
molar de
Isso significa que o restante, que é
, deve ser de
não reagido.
Passo 4
Vamos definir as variáveis:
-
(vazão molar da alimentação) - Vamos chamar
e de vazões molares de etileno e HBr na alimentação.
Como a alimentação contém apenas
e
, temos:
Passo 5
Assumindo que a reação tem rendimento baseado no reagente limitante, vamos chamar a conversão fracional do
de
.
A extensão da reação (
) está relacionada com a quantidade reagida, mas vamos chegar a isso depois de determinar as conversões e o excesso.
Passo 6
Vamos usar balanço de massa para cada componente:
-
Etileno (
): - Entrada:
- Saída:
- Entrada:
-
HBr:
- Entrada:
- Saída:
- Entrada:
-
Brometo de etila (
): - Saída:
- Saída:
Aqui,
representa a quantidade de
que reagiu, já que estamos assumindo que
é o reagente limitante.
Passo 7
Agora, vamos relacionar as porcentagens na corrente de produto com as vazões molares:
E para o HBr:
E para o etileno não reagido:
Passo 8
Resolvendo essas equações, encontramos que:
Isso significa que
do
foi convertido.
Passo 9
Para encontrar a porcentagem de excesso do etileno (
):
Isso indica que o etileno está em
de excesso.
Passo 10
Finalmente, para a extensão da reação (
):
Isso representa quanta da reação ocorreu em relação à alimentação total.
Resposta
A conversão fracional do
é
, o etileno está em
de excesso, e a extensão da reação é
.