10 5CCRE NT1 05 Quarta Lista de Exercícios

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Faculdade Boa Viagem, FBV DeVry 
 
 
C I N É T I C A E C Á L C U L O D E 
R E ATO R E S 
 
Professor Julierme Gomes Correia de Oliveira, DSc. 
joliveira20@fbv.edu.br 
Faculdade Boa Viagem 
 
QUARTA LISTA DE EXERCÍCIOS 
Lei de velocidades e Estequiometria 
 
P4.1: Seja a Reação: 2A +B  C. Sabendo que sua lei de velocidades é dada por −𝑟𝐴 = 𝑘𝐴𝐶𝐴
2𝐶𝐵 e que 𝑘𝐴=25 
dm
6
/mol²s. Calcule: a) 𝑘𝑏; b) 𝑘𝐶. 
P4.2: Escreva as leis de velocidade para as reações considerando leis de velocidade elementares: a)𝐶2𝐻6 →
𝐶2𝐻4 + 𝐻2; b)𝐶2𝐻4 +
1
2
𝑂2 → 𝐶2𝐻4𝑂; c)(𝐶𝐻3)3𝐶𝑂𝑂𝐶(𝐶𝐻3)3 ←
→ 𝐶2𝐻6 + 2𝐶𝐻3𝐶𝑂𝐶𝐻3; d) 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶2𝐻5 +
𝐶4𝐻9𝑂𝐻 ←
→ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶4𝐻9+𝐶2𝐻5𝑂𝐻; 
P4.3: Seja a Reação: 2A +B  C. Escreva a expressão da velocidade de reação em função do reagente A se: a) É 
de segunda ordem em relação a B e de ordem global igual a três; b) É de ordem zero em relação a A e de 
primeira ordem em relação a B; c) É de ordem zero em relação a A e B; d) É de primeira ordem em relação a 
A e de ordem global igual a zero. 
P4.4: Seja a reação de produção de etileno glicol em fase líquida: 
 
As concentrações iniciais de óxido de etileno e água são, respectivamente, 20 mol/L e 100 mol/L. A constante de 
reação em relação ao óxido de etileno é de 0,1 L/mol. Obtenha: a) Uma tabela estequiométrica expressando a 
concentração de cada uma das espécies em função da conversão do óxido de etileno; b) Considerando reação 
elementar, expresse a lei de velocidade de reação em função da conversão de óxido de etileno. Assuma: óxido de 
etileno (A), água (B) e etieno glicol (C). 
P4.5: Orto-nitroanilina (C) é obtida a partir da reação o orto-nitroclorobenzeno, ONCB (A) com solução aquosa de 
amônia (B): 
 
A reação pode ser considerada elementar, ou seja, de primeira ordem em relação ao ONCB e em relação à amônia: 
a) Escreva a expressão da lei velocidade de reação em termos de concentração; b) Construa uma tabela 
estequiométrica genérica em função da conversão de ONCB; c) Se A reação ocorre em fase líquida com 
concentrações iniciais CA,0= 2 kmol/m³ e CB,0= 12 kmol/m³, reescreva a tabela com os dados da reação; d) 
Verifique se o ONCB é o reagente limitante da reação; e) Sabendo que kA = 0,002 m³/kmol, escreva a expressão 
da lei velocidade de reação em termos da conversão do reagente limitante. Assuma NH4Cl como D. 
 
Cinética e Cálculo de Reatores 
Prof. Julierme Oliveira, DSc. 
 
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Faculdade Boa Viagem, FBV DeVry 
 
P4.6: Airbags possuem uma mistura de NaN3, KNO3 e SiO2. Quando acionados, as seguintes reações químicas 
ocorrem: 
 
1) 2NaN3  2Na + 3N2 
2) 10Na + 2KNO3  K2O + 5Na2O + N2 
3) 2K2O + 2SiO3  2K2SiO3 + O2 
4) 2Na2O + 2SiO3  2Na2SiO3 + O2 
O NaN3, como os outros componentes intermediários do processo, são tóxicos. Então, as reações “2”, “3” e “4” são 
necessárias para consumir estes produtos tóxicos resultantes da reação. a) Encontre uma equação estequiométrica 
global para o processo; b) Construa uma tabela estequiométrica para a reação global do processo em função do 
número de mols inicial e da conversão de NaN3. c) Se 260g de NaN3 estão presentes em cada airbag, qual a 
quantidade mínimas em gramas de KNO3 e SiO3 devem ser adicionados para assegurar a formação apenas de 
produtos seguros? d) Supondo que a reação global possa ser considerada como reação elementar, escreva a 
expressão para a lei de velocidades em função apenas de 𝑥A, kA, θB e θC. Assuma: NaN3 (A), KNO3 (B), SiO3 (C), 
Na2SiO3 (D), K2SiO3 (E), N2 (F) e O2 (G); Na (23 uma), K (39 uma), N (14 uma), O (16 uma), Si (28 uma). 
 
REPOSTAS 
 
P4.1: a) 𝑘𝑏 =50 dm
6
/mol²s; b) 𝑘𝐶 =25 dm
6
/mol²s; 
P4.2: a) −𝑟𝐶6𝐻6 = 𝑘𝐶6𝐻6𝐶6𝐶𝐻6; 
b) −𝑟𝐶2𝐻4 = 𝑘𝐶2𝐻4𝐶𝐶2𝐻4𝐶𝑂2
0,5
; 
c) −𝑟(𝐶𝐻3)3𝐶𝑂𝑂𝐶(𝐶𝐻3)3 = 𝑘(𝐶𝐻3)3𝐶𝑂𝑂𝐶(𝐶𝐻3)3 (𝐶(𝐶𝐻3)3𝐶𝑂𝑂𝐶(𝐶𝐻3)3 −
𝐶𝐶2𝐻6∙𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝐶𝐻3
2
𝑘𝐶
); 
d) −𝑟𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶2𝐻5 = 𝑘𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶2𝐻5 (𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶2𝐻5𝐶𝐶4𝐻9𝑂𝐻 −
𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶4𝐻9∙𝐶𝐶2𝐻5𝑂𝐻
𝑘𝐶
); 
P4.3: a) −𝑟𝐴 = 𝑘𝐴𝐶𝐴𝐶𝐵
2; b) −𝑟𝐴 = 𝑘𝐴𝐶𝐵; c) −𝑟𝐴 = 𝑘𝐴; d) −𝑟𝐴 = 𝑘𝐴𝐶𝐴𝐶𝐵
−1; 
P4.4: a) CA = 20(1−𝑥A), CB = 20(5−𝑥A), CC = 20𝑥A; b) −𝑟𝐴 = 40(1 − 𝑥𝐴)(5 − 𝑥𝐴); 
P4.5: a) −𝑟𝐴 = 𝑘𝐴𝐶𝐴𝐶𝐵; b) CA = CA0 (1−𝑥A), CB = CA0 (θB−𝑥A), CC = CA0 (θC+𝑥A), CD = CA0 (θD+𝑥A); c) CA = 2 (1−𝑥A), 
CB = 2 (6−𝑥A), CC = 2𝑥A, CD = 2𝑥A; d) Para 𝑥A = 1, CB = 10 kmol/m³ (CB0 > CB); e) −𝑟𝐴 = 0,008(1 − 𝑥𝐴)(6 − 𝑥𝐴); 
P4.6: a) 10NaN3+ 2KNO3 + 6SiO3  5Na2SiO3 + K2SiO3 + 16N2+ 3O2; b) NA = NA0 (1−𝑥A), NB = NA0 (θB−0,2𝑥A) , 
NC = NA0 (θC−0,6𝑥A), ND = NA0 (θD+0,5𝑥A), NE = NA0 (θE+0,1𝑥A), NF = NA0 (θF+1,6𝑥A), NG = NA0 (θG+0,3𝑥A); c) mB 
= 60,8 g e mC = 242,4 g; d) −𝑟𝐴 = 𝑘𝐴𝐶𝐴0
12(1 − 𝑥𝐴)
10(θ𝐵 − 0,2𝑥𝐴)
2(θ𝐶 − 0,6𝑥𝐴)
6;