As seguintes reações em fase líquida foram conduzidas em um CSTR a 325 K .
As concentrações medidas no interior do reator foram
e
, todas em
.
Quais são as velocidades resultantes de formação de A, B, C, D e E?
Quais são as velocidades resultantes de formação de A, B, C, D e E?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema nos dá três reações químicas que ocorrem num reator contínuo de mistura perfeita (CSTR) a 325 K. Queremos descobrir as velocidades com que as substâncias A, B, C, D e E estão se formando nesse reator. Para resolver isso, vamos usar a cinética química, que estuda a velocidade das reações, e as expressões de taxa fornecidas para cada reação.
Passo 2
Primeiro, vamos listar as três reações e suas respectivas expressões de taxa:
-
$ 3A \rightarrow B + C $Onde $ k_{1A} = 1,0 , min^{-1} $
-
$ 2C + A \rightarrow 3D $Onde $ k_{2D} = 3,0 , dm^6 mol^{-2} min^{-1} $
-
$ 4D + 3C \rightarrow 3E $Onde $ k_{3E} = 2,0 , \frac{dm^3}{mol} \cdot min^{-1} $
Passo 3
Agora, vamos calcular cada taxa de reação usando as concentrações fornecidas:
- $ C_A = 0,10 , mol/dm^3 $
- $ C_B = 0,93 , mol/dm^3 $
- $ C_C = 0,51 , mol/dm^3 $
- $ C_D = 0,049 , mol/dm^3 $
Calculando $ r_{1A} $:
Calculando $ r_{2D} $:
Calculando $ r_{3E} $:
Passo 4
Agora, vamos determinar as velocidades de formação de cada espécie. Para isso, precisamos considerar a estequiometria de cada reação:
-
Para $ A $:
-
Para $ B $:
-
Para $ C $:
-
Para $ D $:
-
Para $ E $:
Passo 5
Vamos substituir os valores das taxas calculadas:
-
Para $ A $:
-
Para $ B $:
-
Para $ C $:
-
Para $ D $:
-
Para $ E $:
Resposta
As velocidades de formação das espécies no reator são:
- $ \frac{dC_A}{dt} = -0,378 , mol/(dm^3min) $
- $ \frac{dC_B}{dt} = 0,10 , mol/(dm^3min) $
- $ \frac{dC_C}{dt} = -0,206 , mol/(dm^3min) $
- $ \frac{dC_D}{dt} = 0,034 , mol/(dm^3min) $
- $ \frac{dC_E}{dt} = 0,150 , mol/(dm^3min) $