O metanol, um líquido usado como aditivo de combustível para automóveis, é produzido comercialmente a partir de monóxido de carbono e hidrogênio a
de acordo com a seguinte reação:
Se
de CO forem misturados com excesso de hidrogênio em um balão de 250 mL nessa temperatura, e a pressão do hidrogênio for mantida continuamente em 100 atm, qual é conversão percentual máximo de CO? Que pressão de hidrogênio seria necessária para obter uma conversão do CO de 95% nessas condições?
Passo 1
Temos a reação de síntese de metanol
a
, com constante de equilíbrio em pressão
Misturamos
,g de CO (isto é
,mol) num balão de
,mL, mantendo a pressão parcial de
fixada em
,atm por alimentação contínua. Vamos calcular (a) a conversão percentual de CO nesse equilíbrio e (b) a pressão de
necessária para obter
de conversão.
Passo 2
Definimos a conversão de CO como
, de modo que, no equilíbrio,
Como
está em excesso e sua pressão parcial é mantida em
,atm, vamos usar a lei dos gases ideais para as outras pressões parciais:
Passo 3
Escrevemos a expressão de
:
Substituindo as quantidades em função de
:
logo
Passo 4
(a) Para
,atm, temos
Resolve-se
ou seja, conversão de
.
Passo 5
(b) Para desejar
, invertemos a expressão:
de onde
Resposta
A conversão máxima de CO a
,atm é de aproximadamente
.
Para atingir de conversão, seria necessária uma pressão de hidrogênio de cerca de
,atm.
Para atingir