A reação do tipo:
. Ocorre, em fase gasosa, a 55 e 1 atm , em um reator de parede móvel. Após 7 min de reação, 7 mols de um composto inerte quente são injetados no reator. Nesse instante, a temperatura passa a ser
dentro do reator, o qual opera por mais 5 minutos nessa temperatura. Durante todo o processo, a pressão se mantém constante em 1 atm . Desse modo, pede-se a concentração de cada espécie ao final da reação.
Dados:
(Resposta:
).
(Resposta:
Passo 1
Beleza, vamos entender o que rola aqui. A gente tem a reação gasosa A → B + C funcionando num reator de parede móvel a 1 atm. Primeiro ela reage por 7 min a 55 °C, depois a gente joga 7 mol de um inerte quente, faz a temperatura pular pra 75 °C e deixa mais 5 min. O desafio é achar a concentração de cada espécie no final.
Conteúdo envolvido:
Conteúdo envolvido:
- Cinética de primeira ordem (A → produtos) – usar dN_A/dt = –k·N_A e integrar.
- Dependência de k com T: k = 5×10^7 exp(–7000/T) em min⁻¹
- Gás ideal para converter moles em concentração: PV = N·R·T, então C_i = N_i/V = N_i·P/(N_tot·R·T).
Passo 2
Período 1 (t = 0 → 7 min a 55 °C = 328 K)
- Calcula k₁:
min⁻¹ - Resolve a equação de 1ª ordem:
, com mol e min. - Como cada mol de A vira 1 mol de B e 1 mol de C, obtemos:
Passo 3
Momento do “choque térmico” e inérteo:
- Injetamos
mol de inerte. - Total de moles antes do segundo trecho:
- Temp passa a ser 75 °C = 348 K, calculamos
e integramos de novo por 5 min:
Os B e C acumulam o consumo de A:
e
mol (inerte não reage).
Passo 4
Agora converte moles em concentração:
- Total final:
- Volume final via gás ideal:
com
,
,
.
3) Cada concentração:
3) Cada concentração:
Resposta
C_A2 = 8,38×10⁻³ mol/L
C_B2 = 7,69×10⁻³ mol/L
C_C2 = 7,69×10⁻³ mol/L
C_I2 = 1,12×10⁻² mol/L
C_B2 = 7,69×10⁻³ mol/L
C_C2 = 7,69×10⁻³ mol/L
C_I2 = 1,12×10⁻² mol/L