Hidrogênio é produzido a uma taxa de 12 mol / h em um reator catalifico através da seguinte reação não balanceada:
CH4+H2 O longrightarrow CO+H2
Sabendo-se que a alimentação do reator catalítico é de 40 mol / h e contém 25 % molar de metano e o restante de água, qual a taxa de metano que sai do reator? (2,5)

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 12 , mol/h pela reação:
CH4 + H2O longrightarrow CO + H2
A alimentação do reator é de 40 , mol/h, com 25% de metano ( CH4) e o restante de água ( H2O). 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 40 , mol/h e que 25% disso é metano. Então, vamos calcular quantos moles de metano entram no reator:
Taxa de metano na alimentação = 40 , mol/h times 0,25 = 10 , mol/h çã

Passo 3

Como o restante da alimentação é água, vamos calcular a taxa de água na alimentação:
Taxa de água na alimentação = 40 , mol/h - 10 , mol/h = 30 , mol/h áçã

Passo 4

Agora, vamos balancear a equação química para entender a relação entre os reagentes e os produtos. A equação não está balanceada:
CH4 + H2O longrightarrow CO + H2
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:
CH4 + H2O longrightarrow CO + 3H2
Agora, os hidrogênios estão balanceados: 4 + 2 = 6 no reagente e 3 times 2 = 6 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 12 , mol/h. Vamos usar essa informação para descobrir quantos mols de metano foram consumidos:
12 , mol H23 , mol H2/mol CH4 = 4 , mol CH4/h
Então, o reator consumiu 4 , mol/h de metano.

Passo 6

Agora, vamos determinar a taxa de metano que sai do reator. Sabemos que entram 10 , mol/h de metano e 4 , mol/h foram consumidos. Portanto:
Taxa de metano que sai = 10 , mol/h - 4 , mol/h = 6 , mol/h

Resposta

A taxa de metano que sai do reator é de 6 , mol/h.

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