Hidrogênio é produzido a uma taxa de
em um reator catalifico através da seguinte reação não balanceada:
Sabendo-se que a alimentação do reator catalítico é de
e contém
molar de metano e o restante de água, qual a taxa de metano que sai do reator?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre estequiometria de reações químicas! A gente tem um reator catalítico que produz hidrogênio a uma taxa de
pela reação:
A alimentação do reator é de
, com
de metano (
) e o restante de água (
). Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a taxa de metano que sai do reator.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a composição da alimentação. Sabemos que a taxa total de alimentação é de
e que
disso é metano. Então, vamos calcular quantos moles de metano entram no reator:
Passo 3
Como o restante da alimentação é água, vamos calcular a taxa de água na alimentação:
Passo 4
Agora, vamos balancear a equação química para entender a relação entre os reagentes e os produtos. A equação não está balanceada:
Para balancear, vamos equilibrar os átomos de cada elemento:
- Carbono ©: 1 em ambos os lados.
- Hidrogênio (H): 4 da metano + 2 da água = 6 no lado dos reagentes; vamos ajustar os produtos.
- Oxigênio (O): 1 na água e 1 no CO.
Balanceando os hidrogênios adicionando coeficientes:
Agora, os hidrogênios estão balanceados: 4 + 2 = 6 no reagente e
no produto.
Passo 5
Com a equação balanceada, podemos estabelecer as relações estequiométricas. A partir de cada mol de metano consumido, produzimos 3 mols de hidrogênio. Sabemos que a produção de hidrogênio é de
. Vamos usar essa informação para descobrir quantos mols de metano foram consumidos:
Então, o reator consumiu
de metano.
Passo 6
Agora, vamos determinar a taxa de metano que sai do reator. Sabemos que entram
de metano e
foram consumidos. Portanto:
Resposta
A taxa de metano que sai do reator é de
.