Considere a reação elementar reversível:
. O reator batelada é alimentado
de A e
de B . A reação ocorre a pressão e temperatura constantes.
a) Determine o fator de variação do volume.
b) Escreva a reação da taxa de reação.
c) Calcule
e
e para
tem-se (
.
d) Calcule a conversão de equilíbrio.)
a) Determine o fator de variação do volume.
b) Escreva a reação da taxa de reação.
c) Calcule
d) Calcule a conversão de equilíbrio.)
Passo 1
O enunciado trata de uma reação elementar reversível em fase gasosa
num batelada a pressão e temperatura constantes, com condições iniciais
e
. Vamos usar ideal gas law para o volume (parte a), cinética elementar para a taxa de reação (parte b) e dados de taxa sob conversão parcial e equilíbrio para determinar
e
(parte c), concluindo com a conversão de equilíbrio (parte d).
Passo 2
Para achar o fator de variação de volume note que, a
constantes,
Inicialmente
. Num avanço
(mol/L) temos
,
,
.
Então
Então
Como
não varia, o volume também não varia. O fator de variação é
.
Passo 3
Por ser elementar, a expressão da taxa é
onde
é a velocidade de consumo de
,
a constante direta e
a inversa.
Passo 4
Usamos os dados: em
(conversão) tem
. As concentrações são
(usando o fator estequiométrico
mol B por A e
mol C por A).
Em equilíbrio ( ) tem
, logo
Em equilíbrio (
Em
.
Então
Então
Agora na condição
:
Logo
Passo 5
A conversão de equilíbrio já foi indicada pelo dado
em
. Logo
Resposta
a) O fator de variação de volume é
.
b) .
c) e
.
d) (
).
b)
c)
d)