A alimentação de um reator de síntese de amônia contém 25 % molar de nitrogênio, sendo o resto de hidrogênio. A vazão da alimentação é de 3000 kg / h. Calcule a vazão de nitrogênio em kg / h.

Passo 1

Beleza, a questão diz o seguinte: a alimentação de um reator de amônia tem 25 % em mol de N₂ e o resto é H₂, e essa alimentação pesa 3000 kg por hora. A parada é: “qual a vazão de nitrogênio (em kg/h) nessa alimentação?”.
Conteúdo que vamos usar: fração molar, peso molecular e conversão de fração molar em fração mássica.

Passo 2

O que é fração molar? É a parte do total de mols que corresponde a cada componente. Aqui temos
xN2=0,25e xH2=0,75
Mas a massa total é dada (3000 kg/h), então a gente precisa converter isso em massa de N₂. Para isso a gente vai usar fração mássica.

Passo 3

Primeiro, vamos lembrar o peso molecular (M) de cada um:
  • N₂: MN2=28,02,g/mol
  • H₂: MH2=2,016,g/mol
A média de massa molecular da mistura é
Mmédia=xN2MN2+xH2MH2 =0,25cdot28,02+0,75cdot2,016 =7,005+1,512 =8,517,g/molé

Passo 4

Agora a fração mássica de N₂ (que chama wN2=xN2,MN2Mmédia =0,25cdot28,028,517 approx0,8227) é dada por
é
Isso significa que 82,27 % da massa total é nitrogênio.

Passo 5

Por fim, a vazão mássica de nitrogênio é simplesmente a fração mássica vezes a vazão total:
dot mN2=wN2times3000,kg/h =0,8227times3000 approx2468,1,kg/h

Resposta

A vazão de nitrogênio é aproximadamente 2468,1;kg/h,.

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