Uma reação em fase gasosa do tipo
é feita em um sistema contínuo à pressão constante de
e temperatura de
. Introduzem-se os reagentes com concentrações iniciais iguais, com fluxo volumétrico de
. Calcule os fluxos molares de cada componente quando a conversão atinge
.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que temos aqui. A gente tem uma reação gasosa do tipo
, acontecendo num sistema contínuo onde a pressão é constante, 10 atm, e a temperatura é 727°C (que dá 1000 K). Os reagentes A e B entram com concentrações iguais e a um fluxo volumétrico de 2,5 L/min. Nosso objetivo é calcular os fluxos molares de cada componente quando a conversão chega a 25%. Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei dos Gases Ideais e entender como a conversão afeta os fluxos molares.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin, já que a Lei dos Gases Ideal trabalha com Kelvin. Sabemos que
.
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de mols que entram no sistema por minuto. Usamos a fórmula da Lei dos Gases Ideais rearranjada para molaridade:
Onde:
Assim:
Passo 4
Como as concentrações iniciais de A e B são iguais, e a reação consome A e B na razão 2:4 (ou 1:2 simplificando), podemos dividir os mols de entrada igualmente entre A e B.
Então, mols de A entrando por minuto:
E mols de B entrando por minuto:
E mols de B entrando por minuto:
Passo 5
Com uma conversão de 25%, significa que 25% de A foi consumido na reação. Então, mols de A consumidos:
Passo 6
Pela estequiometria da reação, para cada 2 mols de A consumidos, 4 mols de B são consumidos. Então, mols de B consumidos:
Passo 7
Agora, vamos calcular os mols de A e B que saem do sistema:
- Mols de A no produto:
- Mols de B no produto:
Passo 8
Para os mols de R produzidos, pela reação, a cada 2 mols de A consumidos, 2 mols de R são produzidos. Então:
Resposta
Os fluxos molares quando a conversão é de 25% são:
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e
.
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. A alimentação consiste de
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e
.
Qual a concentração total na entrada?
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