Etanol pode ser produzido comercialmente pela reação:
C2 H4+H2 O C2 H5 OH
Parte do produto se transforma em éter dietílico por uma reação secundária:
2 C2 H5 OH (C2 H5)2 O+H2 O
A alimentação é composta por etileno, vapor dágua e inertes. O gás efluente do reator contém 4,3% etileno, 2,5 % etanol, 0,14 % éter, 9,3 % gases inertes e o restante, vapor dágua.
Rendimento em etanol.

Passo 1

O exercício fala de duas reações ligadas:
  1. a hidratação do etileno formando etanol
C2H4 + H2O to C2H5OH
  1. uma reação secundária que transforma parte do etanol em éter dietílico
2,C2H5OH to (C2H5)2O + H2O
Eles nos dão a composição molar do efluente do reator e pedem o rendimento em etanol.
Conteúdo: este problema é de balanço de massa/mol e rendimento (yield). Vamos usar:
  • Base de cálculo (por exemplo, 100 mol de efluente).
  • Balanço estequiométrico para descobrir quantos mols de etanol foram formados na reação principal.
  • Definição de rendimento: moles de etanol formados na reação principal dividido pelos moles de etileno alimentado, tudo vezes 100%.

Passo 2

Vamos adotar uma base de 100 mol de efluente. Com isso, as porcentagens viram moles diretamente:
  • C₂H₄ não reagido: 4,3 mol
  • C₂H₅OH (etanol): 2,5 mol
  • (C₂H₅)₂O (éter): 0,14 mol
  • Gases inertes: 9,3 mol
  • Resto = H₂O: 100 - (4,3 + 2,5 + 0,14 + 9,3) = 83,76 mol

Passo 3

Descobrir quantos mols de etanol saíram da reação principal (antes de parte virar éter).
  • Chamemos de x - 0,28 = 2,5 Longrightarrow x = 2,5 + 0,28 = 2,78 mol os mols de etanol formados na reação principal.
  • Depois, mol de etanol formam mol de éter, e temos 0,14 mol de éter.
    Então etanol consumido para éter = mol.
  • Dos formados, sobram 2,5 mol no produto (o resto virou éter):

Passo 4

Agora, moles de etileno que entraram:
  • Parte ficou sem reagir (4,3 mol)
  • Parte reagiu formando etanol na reação principal (mesmo número de mols, C₂H₄alimentado = 4,3 + 2,78 = 7,08 mol , porque 1 mol C₂H₄ → 1 mol C₂H₅OH).
    Logo

Passo 5

O rendimento em etanol é dado por
rendimento = mols de etanol formados na reação principalmols de eti<=no alimentado times 100% = 2,787,08times 100% çã

Resposta

Rendimento em etanol = 39,3%

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