(Nilo, p. 289, q. 34) Benzeno pode ser obtido a partir de n-hexano por um processo de desidrogenação catalítica em fase vapor:
. A reação ocorre em um reator isotérmico a 700 K e 1 bar , com uma conversão de
. Se n-hexano puro é carga do reator a 700 K , calcule:
a)
para a reação acima temperatura do reator.
.
b) A taxa de calor trocado entre o reator e as vizinhanças para produzir
de benzeno.
.
a)
b) A taxa de calor trocado entre o reator e as vizinhanças para produzir
Passo 1
O enunciado dá a reação gasosa
isotérmica a
e
, com conversão de
. Pede-se:
a) o valor de a
, aplicando a entalpia-padrão a
e corrigindo com a variação de
(Lei de Kirchhoff).
b) a potência térmica necessária ( ) para produzir
de benzeno, sabendo-se que a reação é endotérmica (entrada de calor).
a) o valor de
b) a potência térmica necessária (
Passo 2
Calcular primeiro
a
usando entalpias padrão de formação:
Usando, por exemplo, os valores da tabela do livro:
,
,
.
Logo
Logo
Passo 3
Aplicar a Lei de Kirchhoff para passar de
a
:
Da tabela de capacidades térmicas (polinômios do tipo
) para cada espécie, calcula-se numericamente
Somando ao valor de
, obtém-se
Passo 4
Para produzir
de benzeno:
molaridade do benzeno
molaridade do benzeno
Como a conversão é
, o consumo de hexano é
Logo o número de reações por hora é também
.
Passo 5
A potência térmica necessária (reação endotérmica, calor entra no reator) é
Convertendo para
(
):
O sinal negativo indica calor absorvido pelo reator; em módulo,
.
Resposta
a)
.
b) (calor fornecido ao reator).
b)