Grandes quantidades de nanotubos de carbono de parede única podem ser produzidas pela decomposição catalítica de etano sobre catalisador de Co/Fe suportado em sílica:
Se forem obtidos 3 mols de
e 0,50 mols de
, qual o valor da seletividade de produção de C relativa a
?
Passo 1
O enunciado dá duas reações possíveis a partir de etano:
Dados fornecidos:
- Foram obtidos
mols de . - Foram obtidos
mols de .
O que o exercício pede:
- Calcular a seletividade de produção de
relativa a .]
Passo 2
Entendendo o que é "seletividade de produção de
relativa a
". Aqui vamos usar a definição prática mais direta: seletividade é a razão entre as quantidades (moles) do produto de interesse e do produto de referência. Então vamos calcular
onde
é o número de mols de carbono sólido formado e
é o número de mols de etileno formado.
Passo 3
Introduzimos incógnitas para os números de mols das duas reações que ocorreram:
- Seja
o número de mols da primeira reação (formação de ). - Seja
o número de mols da segunda reação (formação de ).
Escrevemos as equações estequiométricas para os produtos medidos.
Para
: a primeira reação produz
mols de
por mol de reação e a segunda produz
mol de
por mol de reação. Assim:
Para
: apenas a segunda reação produz etileno, em razão
mol de
por mol de reação, então:
Passo 4
Usamos
na equação do
para encontrar
:
Isolando
:
Passo 5
Calculamos os mols de carbono sólido formados. A primeira reação produz
mols de
por mol da reação, e a segunda reação não produz
sólido. Logo:
Passo 6
Agora calculamos a seletividade pedida:
Como
, temos
Passo 7
Interpretação rápida (para te deixar confiante): isso significa que, para cada mol de
formado, foram produzidos cerca de
mols de
sólido nas condições dadas. Vai dar certo na prova — é só montar as incógnitas estequiométricas e resolver.