A reação em fase gasosa
é de primeira ordem em
e em B e está ocorrendo isotermicamente em um PFR. A alimentação é equimolar, e a temperatura e pressão de entrada são
e
. A constante de reação a esta temperatura é
. Determinar a taxa de reação na entrada do reator, isto é, em
.
Passo 1
Vamos resumir o que precisamos fazer: temos uma reação gasosa
que é de primeira ordem em A e B. Estamos trabalhando com um reator de fluxo contínuo (PFR) e precisamos determinar a taxa de reação na entrada do reator (
). Para isso, vamos usar a cinética química e a lei dos gases ideais para calcular as concentrações de A e B na entrada.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as condições de alimentação. Sabemos que a alimentação é equimolar, ou seja, as quantidades molares de A e B são iguais. A pressão total de entrada é de 10 atm e a temperatura é de
. Vamos converter a temperatura para Kelvin:
Passo 3
Como a alimentação é equimolar, a pressão parcial de A e de B na entrada é metade da pressão total:
Usando a lei dos gases ideais, a concentração (
) é dada por:
onde
. Calculando as concentrações:
Passo 4
Agora, aplicamos a lei de taxa da reação. Como a reação é de primeira ordem em A e em B, a taxa de reação (
) é:
Substituindo os valores:
Passo 5
Calculando a taxa de reação:
Resposta
A taxa de reação na entrada do reator (
) é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Na reação homogênea em fase gasosa
, Qual a relação existente entre
e
?
A decomposição térmica do isocianato isopropílico foi estudada em um reator diferencial de leito empacotado. Com os dados abaixo, determine os parâmetros da equação da taxa de reação:
Experimento | Taxa
|
Concentração
|
Temperatura (K) |
---|---|---|---|
1 |
|
0,2 | 700 |
2 |
|
0,02 | 750 |
3 |
|
0,05 | 800 |
4 |
|
0,08 | 900 |
6 |
|
0,1 | 950 |
Adotando o hidrogênio como base de cálculo, construa a tabela estequiométrica para a reação
, com uma alimentação equimolar de
e
. Se a pressão de entrada é
e a temperatura de entrada é
, calcule a concentração de amônia e hidrogênio quando a conversão de
for
.
A reação abaixo ocorre em fase gasosa.
. A alimentação consiste de
mol de amônia em ar a
e
.
Expresse Pi e Ci para todas as espécies como função da conversão para um reator a pressão constante operando isotermicamente. Expresse volume como função de X.
Expresse Pi e Ci para todas as espécies como função da conversão para um reator a pressão constante operando isotermicamente. Expresse volume como função de X.