O ácido nítrico
, que é empregado industrialmente para uma grande variedade de reações, pode ser produzido pela reação da amônia
com ar com
, segundo a seguinte reação global:
O produto gasoso do reator que conduz tal reação apresenta a seguinte composição (em base isenta de água), e totaliza 100 mols :
Determine: i) a conversão percentual do
e ii) a porcentagem usada de
em excesso. Considere que no início da reação só há presença de
e ar (
pontos).
Passo 1
O enunciado dá a reação global
e informa a composição do gás de saída em base seca (100 mol):
de
,
de
,
de
e
de
.
Queremos (i) a conversão de e (ii) a porcentagem de
usada (o
é o reagente em excesso).
Queremos (i) a conversão de
Passo 2
Escolhemos como base
mol de gás seco produto. Então, em mols:
,
,
,
.
Passo 3
O nitrogênio é inerte e vem somente do ar. Na alimentação do ar, a razão molar é
.
Como saem mol de
, entraram
Como saem
Passo 4
Na alimentação entrou certa quantidade
de
. Se
é a conversão, reagiram
e ficaram
.
No produto seco temos e
(todo
vem do
reagido), logo
No produto seco temos
Dividindo as duas equações:
Passo 5
Para cada mol de
reagido consomem-se 2 mol de
. Como reagiram
mol de
, consumiu-se
Passo 6
A fração de
que reagiu em relação ao que entrou é
Resposta
(i)
(ii)
(ii)