1. As reações de obtenção do cloreto de alila são descritas abaixo:


    é o propileno (propeno) ( )
    é o cloreto de alila (3-cloropropeno) ( )
    é o cloreto de propileno (1,2-dicloropropano) ( )
    As espécies recuperadas após as reações ocorreram por um certo período e estão listadas na tabela abaixo.
Espécie g mol
141,0
651,0
4,6
24,5
HCl 4,6
Baseando-se nessa distribuição de produtos e admitindo que não havia cloreto de alila na alimentação do reator, calcule o seguinte:
a. Quanto foi alimentado de e ao reator em g mol?
b. Qual é o reagente limitante?
c. Qual é o reagente em excesso?
d. Qual é a conversão fracionária de em ?
e. Qual é a seletividade de em relação a ?
f. Qual é o rendimento em expresso em g de por g de alimentado no reator?
g. Qual é a extensão de reação para a primeira e para a segunda reação?

Passo 1

O enunciado trata de duas reações em que o propileno ( C3H6) reage com cloro ( Cl2) para dar cloreto de alila ( C3H5Cl) e HCl (reação 1) ou dicloropropano ( C3H6Cl2) (reação 2). Temos as quantidades molares de saída de todas as espécies e queremos: a) alimentação inicial de Cl2 e C3H6; b) reagente limitante e em excesso; c) conversão fracionária de C3H6 em C3H5Cl; d) seletividade de C3H5Cl vs. C3H6Cl2; e) rendimento em massa de C3H5Cl por C3H6 alimentado; f) extentes de reação ( xi1, xi2). Vamos usar balanços molares com variáveis xi1 e xi2 para as duas reações.

Passo 2

Definimos as extentes de reação
xi1 para
Cl2 + C3H6 longrightarrow C3H5Cl + HCl,
e xi2 para
Cl2 + C3H6 longrightarrow C3H6Cl2
Seja n0,Cl2 e n0,C3H6 as mols alimentadas. Pelos estoques finais temos:
n0,Cl2 - xi1 - xi2 = 141,0, n0,C3H6 - xi1 - xi2 = 651,0, xi1 = 4,6(C3H5Cl), xi1 = 4,6(HCl), xi2 = 24,5(C3H6Cl2)

Passo 3

Calculamos as extentes diretamente dos produtos:
xi1 = 4,6 mol e xi2 = 24,5 mol.
Logo,
n0,Cl2 = 141,0 + xi1 + xi2 = 141,0 + 4,6 + 24,5 = 170,1 mol,
n0,C3H6 = 651,0 + xi1 + xi2 = 651,0 + 4,6 + 24,5 = 680,1 mol

Passo 4

Verificamos o limitante comparando capacidades estequiométricas:
Para consumir toda a Cl2 precisaríamos de 170,1 mol de C3H6, e vice-versa. Como se alimentou muito mais C3H6 ( 680,1 mol), a Cl2 esgota-se primeiro.
Reagente limitante: Cl2.
Reagente em excesso: C3H6.

Passo 5

Conversão fracionária de C3H6 em C3H5Cl é a fração do propileno alimentado que vira cloreto de alila:
X = xi1n0,C3H6 = 4,6680,1 approx 0,00676(0,676%)

Passo 6

Seletividade de C3H5Cl em relação a C3H6Cl2 é
S = xi1xi2 = 4,624,5 approx 0,1878(18,78%)

Passo 7

Rendimento em massa de C3H5Cl por C3H6 alimentado:
massa de C3H5Cl = 4,6cdot 76,53 = 351,0 g,
massa de C3H6 alimentada = 680,1cdot 42,08 = 28615,6 g
eta = 351,028615,6 approx 0,01226 g/g

Passo 8

Extensões de reação finais:
xi1 = 4,6 mol (reação 1)
xi2 = 24,5 mol (reação 2)

Resposta

a. Cl2:170,1 mol, C3H6:680,1 mol
b. Reagente limitante: Cl2
c. Reagente em excesso: C3H6
d. Conversão fracionária em C3H5Cl: 0,00676
e. Seletividade C3H5Cl/C3H6Cl2: 0,1878
f. Rendimento em massa: 0,01226 g de C3H5Cl por g de C3H6
g. Extensões: xi1=4,6 mol, xi2=24,5 mol

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