O heptano normal é com convertido em tolueno e hidrogênio em uma reação contínua em fase de vapor:
C7H16! C6H5CH3 4H2
Heptano puro a 400^{\circ} \mathrm{C} é alimentado ao reator. O reator opera isotermicamente a 400^{\circ} \mathrm{C} e o a reação é completa. Dados:
A capacidade térmica média do n-heptano entre 25^{\circ} \mathrm{C} e 400^{\circ} \mathrm{C} é 0,2427 \mathrm{~kJ} /\left(\mathrm{mol}{ }^{\circ} \mathrm{C}\right).
(a) Tomando como base 1 mol de heptano alimentado, desenhe e rotule um fluxograma.
(b) Tomando espécies elementares \mathrm{C}(\mathrm{s}), \mathrm{H} 2(\mathrm{~g}) a 25^{\circ} \mathrm{C} como referências, prepare e preencha uma entrada-saída tabela de entalpia.
(c) Calcule a transferência de calor necessária para ou do reator (indique qual é) em kJ.
(d) Qual é o calor da reação de desidrociclização do heptano \Delta \mathrm{Hr} a 400^{\circ} \mathrm{C} e 1 atm ?
(e) O cálculo da Parte (c) teria sido claramente muito mais simples se você tivesse apenas consultado o calor de reação a 400^{\circ} \mathrm{C} em vez de calculá-la após o fato. Explique resumidamente por que você provavelmente poderia não ter feito assim

Passo 1

Para calcular o balanço de entalpia da reação a 400^\circ\mathrm{C} e preencher a tabela de entalpia entradas-saídas, precisamos de
  1. As entalpias padrão de formação a 25^\circ\mathrm{C} de heptano, tolueno e hidrogênio.
  2. As capacidades caloríficas médias C_p de heptano, tolueno e hidrogênio entre 25^\circ\mathrm{C} e 400^\circ\mathrm{C}.
O enunciado fornece apenas C_{p,\mathrm{m}}^{\rm heptano}. Faltam os valores de \Delta H_f^0 e de C_p de tolueno e de \mathrm{H}_2. Sem esses dados não é possível:
  • montar a tabela entrada–saída de entalpia,
  • calcular o calor total a ser adicionado/removido no reator,
  • nem obter \Delta H_r a 400^\circ\mathrm{C}.

Resposta

Não há como resolver o exercício porque faltam as entalpias padrão de formação a 25^\circ\mathrm{C} e as capacidades caloríficas de tolueno e de \mathrm{H}_2 entre 25^\circ\mathrm{C} e 400^\circ\mathrm{C}.

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