Considere a seguinte reaçao em fáse aquosa:
Representando por
a conversão de
, fazer una tabela estequiométrica expressando a concentração de cada espécie em função da sua concentração inicial e da 'conversão
. Use número de moles como se fosse um reator de batelada. Se a mis tura original consiste somente de A na concentração de 10 moles/litro e de B na con centração de 2 moles/litro, qual será a concentração das espécieis
e
quando à conversao de A é
? e
? Qual a conversáo máxima que poderá jer alcaucada nas condipóes acima?
Passo 1
O enunciado considera a reação 3A + B → 3C + D em um reator de batelada aquoso e pede para montar uma tabela estequiométrica em função da conversão de A, X, e calcular as concentrações para X=20% e X=90%, além de determinar a conversão máxima.
Passo 2
Definimos a conversão de A como X = n_A reagida/n_A0. Usando o avanço de reação ξ, a estequiometria diz: consumo de A = 3ξ, consumo de B = ξ, formação de C = 3ξ, formação de D = ξ; e 3ξ = X·n_A0 ⇒ ξ = X·n_A0/3.
Passo 3
Como o volume é constante, as concentrações finais em função de X são:
Passo 4
Substituindo C_{A0}=10 M e C_{B0}=2 M em X=0,2 (20%):
Passo 5
Para X=0,9 (90%) teríamos C_B=2-10·0,9/3=2-3=-1 M, o que é impossível (concentração negativa). Isso mostra que B é o reagente limitante e se esgota antes.
Passo 6
A conversão máxima ocorre quando C_B=0: 2-10X/3=0 ⇒ X=3·2/10=0,6. Logo, X_max=60%.
Resposta
Para X=20%: C_A=8 M, C_B≈1,33 M, C_C=2 M, C_D≈0,67 M. Não é possível atingir X=90% porque B se esgota em X_max=60%, portanto a conversão máxima é 60%.