Uma barita (composição:
e inertes) com
de pureza é reagida em temperatura elevada com coque (composição: C e inertes) com
de pureza de modo a fornecer sulfeto de bário ( BaS ). Este é a seguir aquecido em um reator tubular por onde passa uma corrente de anidrido carbônico
úmido, obtendo-se carbonato de bário
que é finalmente submetido a ação de vapor dágua superaquecido do que resulta hidróxido de bário
. O coque é empregado na primeira reação com
de excesso e a conversão global do
em hidróxido complementase com
. Calcule os consumos de barita e coque por tonelada de hidróxido de bário puro produzido. (R:
de barita;
de coque)
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício pede e quais conteúdos vamos usar.
Enunciado resumido:
– Temos barita (BaSO₄ + inertes) 80 % pura, que reage com coque (C + inertes) 85 % puro pra virar BaS.
– Depois BaS reage com CO₂ úmido e vira BaCO₃.
– Finalmente aquecemos BaCO₃ com vapor e viramos Ba(OH)₂.
– O coque entra com 30 % de excesso.
– A conversão global de BaSO₄ → Ba(OH)₂ é só 70 %.
Queremos saber quanto de barita e coque são necessários para produzir 1 t de Ba(OH)₂ puro.
Conteúdos usados: estequiometria (relações mol‐massa), rendimento (conversão), puridade e excesso de reagente.
Enunciado resumido:
– Temos barita (BaSO₄ + inertes) 80 % pura, que reage com coque (C + inertes) 85 % puro pra virar BaS.
– Depois BaS reage com CO₂ úmido e vira BaCO₃.
– Finalmente aquecemos BaCO₃ com vapor e viramos Ba(OH)₂.
– O coque entra com 30 % de excesso.
– A conversão global de BaSO₄ → Ba(OH)₂ é só 70 %.
Queremos saber quanto de barita e coque são necessários para produzir 1 t de Ba(OH)₂ puro.
Conteúdos usados: estequiometria (relações mol‐massa), rendimento (conversão), puridade e excesso de reagente.
Passo 2
Vamos achar quantos mols de Ba(OH)₂ correspondem a 1 t (1 000 000 g).
Massa molar do Ba(OH)₂:
Então
Na cadeia de reação há sempre coeficiente 1 para Ba em cada etapa, logo precisamos de 5 839 mol de BaSO₄ “consumidos” de forma útil.
Passo 3
Como a conversão global é de 70 %, para ter 5 839 mol de Ba(OH)₂ precisamos introduzir mais BaSO₄:
Massa molar de BaSO₄:
Então a massa de BaSO₄ puro necessária é
Agora, como a barita tem só 80 % de BaSO₄ puro, a massa de barita é
Passo 4
Vamos ao coque. A reação de redução típica é
Ou seja, pra cada mol de BaSO₄ precisamos de 4 mol de C.
Já sabemos que entraram 8 341 mol de BaSO₄, então o C puro é
Massa molar do C = 12 g/mol, então
Agora inclui-se 30 % de excesso:
Finalmente, como o coque só tem 85 % de C puro, a massa de coque é
Resposta
Barita ≈ 2434 kg
Coque ≈ 613 kg
Coque ≈ 613 kg