A reação elementar a seguir acontece na fase gasosa em um reator isotérmico de fluxo contínuo:
2 A+B 3 C
Desconsidere perdas de carga. A alimentação de A e B é equimolar ( CA0=2 kmol / m^3). Escreva a Lei de Velocidade, -rA, somente em função da conversão. A constante de velocidade é kA=2 dm^6 /(mol^2 s).
Qual é a velocidade de consumo de A em 40 % de conversão?

Passo 1

O enunciado diz que, na fase gasosa e em regime isotérmico de fluxo contínuo, ocorre a reação elementar:
2A + B 3C
A alimentação é equimolar, com . Queremos:
  1. A lei de velocidade elementar em função da conversão .
  2. Avaliar para .
Conteúdo necessário:
  • Definição de reação elementar e lei de velocidade: .
  • Conceito de conversão de : .
  • Relação estequiométrica para achar em função de .

Passo 2

Escrevendo a lei de velocidade para reação elementar:
-rA ;=; k,CA^2,CB
com (que equivale a ).

Passo 3

Agora expressamos CB = CB0 - tfrac12,l(CA0,Xr) = CA0l(1 - tfracX2r) e CA = 2(1-X), CB = 2l(1 - tfracX2r) l[mol/Lr] em função de .
  • Conversão de :
    .
  • Pela estequiometria, ao converter de , consome-se metade disso de (porque 2 mol de A reagem com 1 mol de B). Logo:
E como , temos:

Passo 4

Substituindo em -rA = k;[2(1-X)]^2;l[2(1-tfrac X2)r] =2;times 4(1-X)^2;times 2,(1-tfrac X2) =16,(1-X)^2,(1-tfrac X2) l[mol/(Lcdot s)r] :

Passo 5

Agora basta pôr 1-X = 0.60, 1-tfrac X2 = 1 - 0.20 = 0.80, :
-rA = 16 times 0.60^2 times 0.80 = 16times 0.36times 0.80 = 4.608 mol/(Lcdot s)

Resposta

boxed-rA = 4.608:mol/(Lcdot s)em 40% de conversão ã

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