Uma reação muito conhecida para a geração de hidrogênio a partir do vapor d’água é chamada reação de deslocamento gás-água:
Se a alimentação gasosa do reator consiste em 30 moles de CO , 12 moles de
e 35 moles de vapor por hora a
, e 18 moles de
são produzidos por hora, determine: (a) o reagente limitante; (b) o reagente em excesso; © a fração de conversão de vapor a
; (d) quantos kg de
são produzidos por kg de vapor alimentado; (e) quantos moles de
são produzidos por mol de CO alimentado.
[a) CO; b) H 2 O ; c)
; d)
; e) quantos moles de
são produzidos por mol de CO alimentado.]
Se a alimentação gasosa do reator consiste em 30 moles de CO , 12 moles de
[a) CO; b) H 2 O ; c)
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que temos aqui.
Enunciado:
A reação é
Enunciado:
A reação é
Entram por hora: 30 mol de CO, 12 mol de CO₂ e 35 mol de H₂O. Sabe-se que saem 18 mol de H₂.
Conteúdo: este é um problema de estequiometria – reagente limitante, excesso, conversão, e rendimento em massa e em mol.
O que vamos usar:
Conteúdo: este é um problema de estequiometria – reagente limitante, excesso, conversão, e rendimento em massa e em mol.
O que vamos usar:
- Tabela de estequiometria (tabela de Reação x Extensão).
- Definição de reagente limitante (menor “extensão possível” ou menor razão estequiométrica).
- Conversão = (mol consumidos)/(mol alimentados).
- Cálculo de massa (usando massas molares).
- Razão molar produto/ reagente.
Passo 2
Vamos montar a tabela de estequiometria com a extensão da reação
:
Reagentes e produtos | CO | H₂O | CO₂ | H₂
–––|:––😐:––😐:––😐:––:
Coef. esteq. | 1 | 1 | 1 | 1
Entram (mol) | 30 | 35 | 12 | 0
Variação | |
|
|
Saem (mol) | |
|
|
–––|:––😐:––😐:––😐:––:
Coef. esteq. | 1 | 1 | 1 | 1
Entram (mol) | 30 | 35 | 12 | 0
Variação |
Saem (mol) |
Como saiu
mol de H₂ e a estequiometria diz que para cada mol de H₂ sai 1 mol de reação, temos
Logo, consumo real
Passo 3
(a) Reagente limitante e (b) reagente em excesso
Para descobrir o limitante, comparamos a razão :
Para descobrir o limitante, comparamos a razão
- CO:
- H₂O:
O menor valor indica quem “acabaria” primeiro se consumisse tudo: é o CO.
Logo:
a) CO é limitante.
b) O que sobra em excesso é H₂O.
Logo:
a) CO é limitante.
b) O que sobra em excesso é H₂O.
Passo 4
© Fração de conversão de
em H₂
Definição:
Definição:
Passo 5
(d) Quantos kg de H₂ são produzidos por kg de H₂O alimentado?
Primeiro as massas molares aproximadas:
Primeiro as massas molares aproximadas:
Então por hora:
H₂ produzido =
H₂O alimentado =
Razão massa:
H₂ produzido =
H₂O alimentado =
Razão massa:
Passo 6
(e) Quantos mol de CO₂ são produzidos por mol de CO alimentado?
Produzimos mol CO₂. CO alimentado foi 30 mol. Então
Produzimos
Resposta
a) CO é o limitante.
b) H₂O está em excesso.
c) Conversão de H₂O = 51,4 %.
d)
e) alimentado.
b) H₂O está em excesso.
c) Conversão de H₂O = 51,4 %.
d)
e)