Reação em fase gasosa. Uma mistura de
de
e
de ar (
de
e
de
) é alimentada a um reator de escoamento no qual o
é oxidado. Pressão total é 1485 kPa e a temperatura é constante e igual a
.
Calcule as concentrações dos componentes em conversões de
e
.
Calcule as concentrações dos componentes em conversões de
Passo 1
Beleza, vamos resumir primeiro o que a questão pede. Temos uma reação em fase gasosa:
Entramos com uma mistura que é 28 % mol de SO₂ e 72 % mol de ar (sendo esse ar 21 % mol de O₂ e 79 % mol de N₂). A pressão total é 1485 kPa e a temperatura constante é 227 °C (isto é, 500 K).
Queremos achar as concentrações (mol/L) dos quatro gases no saída do reator para conversões de 75 % e 100 %.
O que vamos usar:
- Base de 1 mol de alimentação para montar balanço de matéria.
- Lei dos gases ideais
- Cálculo de frações molares e pressões parciais.
Passo 2
Definindo a base de 1 mol de mistura de alimentação:
-
mol - Ar = 0,72 mol, que é
-
mol -
mol
-
Vamos usar
e
. Logo
Passo 3
Cálculo para conversão
(ou 0,75):
- Moles de reagente consumido:
-
consumido = mol -
consumido (pela estequiometria 2:1) = mol
-
- Moles formados/ remanescentes:
-
mol -
mol -
gerado = igual ao SO₂ consumido = 0,21 mol -
permanece = 0,5688 mol
-
- Soma total de mols:
- Frações molares e pressões parciais:
Fazendo as contas: -
kPa -
kPa -
kPa -
kPa
-
- Concentrações via
:
Passo 4
Cálculo para conversão
:
- Reagentes consumidos:
-
consumido = mol (leva a zero resto) -
consumido = mol
-
- Moles remanescentes/formados:
-
-
mol -
mol -
mol
-
- Soma total:
- Pressões parciais:
- Concentrações:
Resposta
Para X=75 %:
,
,
,
Para X=100 %:
,
,
,