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<p>MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONA E MUCURI</p><p>DIAMANTINA – MG</p><p>INTRODUÇÃO À ENGENHARIA QUÍMICA – 2a. Lista de Exercícios</p><p>1. Responda:</p><p>a) O que é reagente limitante?</p><p>b) O que é um reagente em excesso?</p><p>c) Como você calcularia a extensão de reação a partir de dados experimentais?</p><p>d) Por que o rendimento real em uma reação não é igual ao rendimento teórico predito a partir da correspondente</p><p>equação química?</p><p>2. Para a reação química a seguir, que ocorre completamente e para a qual são alimentadas quantidades estequiométricas de</p><p>reagentes, qual a máxima extensão de reação baseada em C5H10? E baseada em O2? Os valores respectivos são diferentes</p><p>ou iguais? Explique o resultado.</p><p>2 C5H10 + 15 O2 → 10 CO2 + 10 H2O</p><p>3. Óxido de cálcio (CaO) é formado pela decomposição de calcário (CaCO3 puro). Em uma fornalha, a reação ocorre com</p><p>70% de completamento.</p><p>a) Qual a composição do produto sólido retirado da fornalha?</p><p>b) Qual o rendimento em termos de libras de CO2 produzido por libra de calcário alimentado no processo?</p><p>4. Considere a reação: C4H8 + 6O2 → 4 CO2 + 4 H2O.</p><p>a) A reação está balanceada?</p><p>b) Qual é o coeficiente estequiométrico do CO2?</p><p>c) Qual é a razão estequiométrica de H2O para O2? (Inclua as unidades).</p><p>d) Quantos lb-mol de O2 reagem para formar 400 lb-mol de CO2?</p><p>e) Cem mols/min de C4H8 alimentam um reator, e 50% reagem. A que taxa se forma a água?</p><p>5. Óxido de etileno pode ser produzido pela oxidação catalítica de eteno de acordo com a seguinte reação:</p><p>2C2H4 + O2 → 2 C2H4O</p><p>A carga do reator contém 100 kmol de eteno e 80 kmol de oxigênio. Calcule:</p><p>a) que espécie é o reagente limitante;</p><p>b) a % de excesso do reagente em excesso;</p><p>c) as quantidades de cada reagente e produto presentes no final da reação se a de conversão do eteno é 50%;</p><p>d) a conversão do eteno e do oxigênio se 50 kmol de O2 estiverem presentes no final da reação.</p><p>6. Uma solução salina F contendo 33,3% de KNO3 em massa é usada para obtenção de cristais C de KNO3 contendo no</p><p>máximo 4,0% de água. O processo consiste em passar a solução inicialmente por um evaporador, onde a temperatura de saída</p><p>é de 150°C, gerando uma solução concentrada P com 49,4% de KNO3 em massa. A seguir, esta solução é encaminhada a um</p><p>cristalizador, onde a temperatura é reduzida a 38°C, onde os cristais são obtidos, gerando uma solução saturada contendo</p><p>36,4% de KNO3 em massa. Esta solução saturada R é totalmente reciclada. A alimentação nova do processo é de 500,0 kg/h.</p><p>a) Identifique no fluxograma a alimentação nova, alimentação combinada, reciclo, unidades de processo e volumes de</p><p>controle.</p><p>b) Calcule todas as vazões desconhecidas.</p><p>7. Uma fábrica de fertilizantes produz o fertilizante superfosfato, tratando fosfato de cálcio com 92% de pureza</p><p>pelo H2SO4 concentrado, pela reação: Ca3(PO4)2 + H2SO4 → CaSO4 + CaH4(PO4)2. Em teste realizado, foram</p><p>misturados 500,0 kg de fosfato de cálcio com 260,0 kg de H2SO4, obtendo 280,0 kg de superfosfato CaH4(PO4)2.</p><p>Calcule:</p><p>a) O reagente limitante</p><p>b) % de excesso do reagente em excesso</p><p>c) Conversão da reação</p><p>d) % conversão do fosfato em superfosfato.</p><p>8. (FELDER) A reação entre etileno e brometo de hidrogênio para formar brometo de etila é conduzida em um</p><p>reator contínuo. A corrente de produto analisada, contendo 51,7% molar C2H5Br e 17,3% HBr. A alimentação do</p><p>reator contém apenas etileno e brometo de hidrogênio. Calcule a conversão fracional do reagente limitante e a</p><p>percentagem pela qual o outro reagente está em excesso. Se a vazão molar da corrente de alimentação é 165</p><p>mol/s, qual é a extensão da reação?</p><p>9. O minério de bauxita contém 55,4 % em, peso de óxido de alumínio, o restante sendo impurezas. A solução de</p><p>ácido sulfúrico contém 77,7 % de ácido sulfúrico puro e o restante de água. Para produzir sulfato de alumínio</p><p>bruto contendo 1798 lb de sulfato de alumínio puro, são usados 1080 lb de minério de bauxita e 2510 lb de</p><p>solução de acido sulfúrico nessa reação. Identifique o reagente em excesso. Que percentagem do reagente em</p><p>excesso foi consumida?</p><p>10. A alimentação de um processo de produção de amônia contém 24,75% em mols de nitrogênio e 74,25% em</p><p>mols de hidrogênio e o restante são inertes. Essa alimentação é combinada com uma corrente de reciclo com as</p><p>mesmas espécies e então alimentada ao reator, no qual atinge-se uma conversão de 25% de nitrogênio em cada</p><p>passo. Os produtos passam através do condensador onde essencialmente toda a amônia é removida e os gases</p><p>restantes são reciclados. Contudo, para prevenir o acúmulo de inertes no sistema, uma corrente de purga é</p><p>retirada. A corrente de reciclo tem 12,5% de inertes. Calcule a conversão global do nitrogênio, a razão (mols de</p><p>gás de purga/mols de gás que deixa o condensador) e a razão (mols alimentados no sistema/ mols alimentados no</p><p>reator).</p><p>11. Amônia sofre combustão para formar ácido nítrico através da seguinte reação: 4 NH3 + 5 02 → 4 NO + 6 H2O.</p><p>Calcule as seguintes quantidades: a) mol de NO produzido por mol de 02 reagido; b) o fluxo molar de oxigênio</p><p>correspondente a uma alimentação de NH3 de 50 lb/h, se os reagentes são alimentados em proporções</p><p>estequiométricas; c) a massa de NO produzida se 200 kg de amônia e 200 kg de oxigênio reagem e a reação é</p><p>completa.</p><p>12. A reação entre etileno e ácido brômico para formar etil-bromato acontece num reator contínuo. A corrente de</p><p>produto é analisada e encontra-se que contém 50% moles C2H5Br e 33,3% moles HBr. A alimentação contém</p><p>somente etileno e ácido brômico. Calcule a fração de conversão do reagente limite e a porcentagem em</p><p>excesso do outro.</p><p>13. Um gás contém (em massa) 5% de C3H8, 5% de C4H10, 16% de O2, 38% de N2, e o restante de água. Calcule</p><p>a composição molar deste gás em base seca e em base úmida, e a razão mols H2O/moles de gás seco.</p><p>14. 120 kmol de propano são alimentados em uma fornalha juntamente com 4284 kmol de ar. O propano não</p><p>sofre combustão total, portanto apenas parte deste é transformada em CO e CO2. Se possível, calcule a</p><p>porcentagem de ar em excesso fornecida à fornalha a partir dos dados fornecidos. Se forem necessárias</p><p>informações adicionais, faça então as hipóteses necessárias para resolução do problema.</p><p>15. Propano é queimado com ar. Determine a composição molar do produto gasoso, considerando que não ocorre</p><p>formação de monóxido de carbono se:</p><p>a) Ar teórico é fornecido, 100% de conversão do combustível.</p><p>b) 20% de excesso de ar, 100% de conversão do combustível.</p><p>c) 20% de excesso de ar, 90% de conversão, base úmida e seca.</p>