Uma mistura equimolar de nitrogênio e acetileno entra em um reator de escoamento em regime estacionário a e na pressão atmosférica. A única reação ocorrendo é: . Os gases produzidos deixam o reator a e contêm de HCN em base molar. Que quantidade de calor é fornecida ao reator por mol de produto gasoso?
Passo 1
O enunciado nos dá uma mistura equimolar de e à entrada (, ,atm) num reator em fluxo estacionário, com a reação
Os gases saem a e a corrente de saída tem de HCN (base molar). Vamos usar balanço de entalpia (reações mais aquecimento de gases) para achar o calor fornecido por mol de produto gasoso.
Passo 2
Definimos uma base de cálculo: ,mol de e ,mol de . Seja a extensão de reação (em mol) desse par. Então saem
e o total de mols na saída é
(1-x)+(1-x)+2x = 2
A fração molar de HCN na saída é
yHCN=2x2=x = 0,242 Longrightarrow x=0,242;mol
Passo 3
Calculamos a entalpia padrão de reação a 25^circC. Usando De<a Hf^circ(C2H2)=226,7,kJ/mol e De<a Hf^circ(HCN)=135,1,kJ/mol, tem-se
De<a Hrxn^circ =2cdot135,1 - 226,7 = 43,5;kJ/mol de reação çã
É endotérmica, logo requer +43,5,kJ para cada mol de reação que consome 1,mol de N2 e 1,mol de C2H2.
Passo 4
Agora a parte de aquecimento (sensible heat) de 25^circ para 600^circ. Assumimos Cp constantes: