Considere a reação A+B longrightarrow C ocorrendo sobre 10 gramas de catalizador sólido. A velocidade de reação tem a forma: rc^prime=KA^alpha pB^beta. A vazāo volumétrica na saída do CSTR é: v= 100 l / min.
Determinar a ordem da reação com respeito a A e B.
Dados experimentais: pressõès parciais de A e B medidas na entra da do CSTR e concentrações de C medidas na saída.
Exp. P Ag (atm) PBa(Atm) CC (gmol)
1 2.0 1.0 0,0001
2 4.0 1.0 0,0002
3 10.0 1.0 0,0005
4 1.0 0.155 0,00002
5 1.0 0.245 0,00005
6 1.0 0.346 0,0001
Nota: Apenas reagentes estão presentes na alimentação.

Passo 1

Resumo do enunciado: temos a reação heterogênea
A + B longrightarrow C
num CSTR alimentado apenas com A e B, vazão volumétrica de saída v = 100,L/min e massa de catalisador m = 10,g. A velocidade específica de reação (por grama de catalisador) é
rc' = K,pA^alpha,pB^beta
No estado estacionário do CSTR, o balanço de massa para C é
v,CC = m,rc'
Logo
CC = mv;K,pA^alpha,pB^betapropto pA^alpha,pB^beta
Vamos usar os dados experimentais para determinar alpha e beta.

Passo 2

Determinação de alpha: nos experimentos 1 3 mantém-se pB=1,0,atm, variando-se pA. Da proporcionalidade
CCpropto pA^alpha,
tomamos razão entre exp., 2 e exp., 1:
CC,2CC,1 = 2,0times10^-41,0times10^-4 =2 Longrightarrow l(pA,2pA,1r)^alpha = l(4,02,0r)^alpha =2^alpha =2 ;Rightarrow;alpha=1
Verificação com exp., 3 vs exp., 1:
l(102r)^alpha =5^alpha =5,0times10^-41,0times10^-4=5 Rightarrow;alpha=1

Passo 3

Determinação de beta: nos experimentos 4 6 mantém-se pA=1,0,atm, variando-se pB. Da proporcionalidade
CCpropto pB^beta,
tomamos razão entre exp., 5 e exp., 4:
CC,5CC,4 = 5,0times10^-52,0times10^-5 =2,5 Longrightarrow l(0,2450,155r)^beta =1,5806^beta =2,5 ;Rightarrow; beta = ln(2,5)ln(1,5806) approx2
Verificação com exp., 6 vs exp., 4:
l(0,3460,155r)^beta =2,2323^beta =1,0times10^-42,0times10^-5=5 Rightarrow;beta=2

Resposta

Ordem da reação em relação a A: alpha = 1.
Ordem da reação em relação a B: beta = 2.

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