QUESTÃO 1) (3,5 PONTOS)
A reação em fase gasosa entre metanol (A) e ácido acético (B) para formar acetato de metila (C) e água (D) acontece em um reator batelada e prossegue até o equilíbrio, segundo a reação:
A relação da constante de equilíbrio K com as pressões parciais e as frações molares é:
Supondo que no início da alimentação esteja uma mistura de 100 moles de A e B , equimolares,
a) Elabore equações para cada espécie de seu número de mols em função da extensão da reação (
) responda o seguinte:
b) Qual é o número de moles de cada espécie ao final da reação ao atingir o equilíbrio, se
é
.
a) Elabore equações para cada espécie de seu número de mols em função da extensão da reação (
b) Qual é o número de moles de cada espécie ao final da reação ao atingir o equilíbrio, se
Passo 1
O enunciado trata do equilíbrio químico em fase gasosa da reação
onde
,
,
e
. Começamos com
moles de mistura equimolar de A e B (ou seja,
mol de cada) num reator batelada. Vamos usar a extensão de reação
para expressar os moles de cada espécie e, em seguida, aplicar
para encontrar o ponto de equilíbrio.
Passo 2
As condições iniciais são
,
,
,
.
Pela estequiometria, um avanço consome
de A e B e forma
de C e D. Logo
Pela estequiometria, um avanço
Passo 3
Note que a mudança total de mols é nula (
), logo
sempre. Assim, a fração molar de cada espécie é
Passo 4
Substituindo
na expressão de
obtemos
Passo 5
Igualando a
: