Uma reação muito conhecida para a geração de hidrogênio a partir do vapor d’água é chamada reação de deslocamento gás-água: CO+H2 O CO2+H2
Se a alimentação gasosa do reator consiste em 30 moles de CO , 12 moles de CO2 e 35 moles de vapor por hora a 800^circ C, e 18 moles de H2 são produzidos por hora, determine: (a) o reagente limitante; (b) o reagente em excesso; © a fração de conversão de vapor a H2; (d) quantos kg de H2 são produzidos por kg de vapor alimentado; (e) quantos moles de CO2 são produzidos por mol de CO alimentado.
[a) CO; b) H 2 O ; c) 51,4 %; d) 0,057 KgH2 / Kg H2 O ; e) quantos moles de CO2 são produzidos por mol de CO alimentado.]

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que temos aqui.
Enunciado:
A reação é
CO + H2O longrightarrow CO2 + H2
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:
  1. Tabela de estequiometria (tabela de Reação x Extensão).
  2. Definição de reagente limitante (menor “extensão possível” ou menor razão estequiométrica).
  3. Conversão = (mol consumidos)/(mol alimentados).
  4. Cálculo de massa (usando massas molares).
  5. Razão molar produto/ reagente.

Passo 2

Vamos montar a tabela de estequiometria com a extensão da reação x = 18(mol de reação por hora) :
Reagentes e produtos | CO | H₂O | CO₂ | H₂
–––|:––😐:––😐:––😐:––:
Coef. esteq. | 1 | 1 | 1 | 1
Entram (mol) | 30 | 35 | 12 | 0
Variação | CO consumido = 18, H₂O consumido = 18 | | |
Saem (mol) | | | |
Como saiu mol de H₂ e a estequiometria diz que para cada mol de H₂ sai 1 mol de reação, temos
çã
Logo, consumo real

Passo 3

(a) Reagente limitante e (b) reagente em excesso
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.

Passo 4

© Fração de conversão de conversão = mol consumidosmol alimentados = 1835 = 0,514 approx 51,4% em H₂
Definição:
ã

Passo 5

(d) Quantos kg de H₂ são produzidos por kg de H₂O alimentado?
Primeiro as massas molares aproximadas:
M(H2) = 2,016;g/mol, M(H2O) = 18,015;g/mol
Então por hora:
H₂ produzido = 0,0362880,630525 approx 0,0576 approx 0,057;kgH2kgH2O
H₂O alimentado =
Razão massa:

Passo 6

(e) Quantos mol de CO₂ são produzidos por mol de CO alimentado?
Produzimos 1830 = 0,6;mol CO₂mol CO alimentado mol CO₂. CO alimentado foi 30 mol. Então

Resposta

a) CO é o limitante.
b) H₂O está em excesso.
c) Conversão de H₂O = 51,4 %.
d)
e) alimentado.

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