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CINETICA.UMC.2017.2

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tubular. Introduzem-se 9,0 mol% de NO, 1,0 mol% de NO2 e 8,0 mol% de O2. Determine as pressões parciais de cada componente, sabendo-se que a conversão é de 85%.
“One of the major facts about our world is that all chemical systems tend toward equilibrium. We have already used the concepts and vocabulary of equilibria, starting with the liquid – vapor equilibrium and vapor pressure and continuing with the heterogeneous equilibrium of a saturated solution of a slightly soluble salt. We’ll pursue here a more quantitative treatment of homogeneous equilibria, those like acid – base equilibria in which all species are in the same physical phase, na aqueous solution. 
In 1867, C. M. Guldberg and Peter Waage, two Norwegian scientists, discovered a relationship concerning the molar concentrations of the species in a chemical equilibrium that we now call the equilibrium law for the system. Let’s illustrate this first with a general equation. If reactants A and B are in equilibrium with products C and D, according to the equilibrium equation (where a, b, c, and d are the coefficients):
 aA + bB ⇆ cC + dD
then the equilibrium law for the system is
 Keq = [C]c [D]d / [A]a [B]b (4.1)
The equilibrium law for any chemical equilibrium is thus an equation patterned after Equation 4.1, and there is a unique equation, a unique equilibrium law, for each and every chemical equilibrium. Keq , called the equilibrium constant and calculated from measured molar concentrations, therefore, has a different value for each chemical equilibrium.
Because equilibria can be shifted by increasing or decreasing the temperature, the value of Keq depends on the temperature, and its value at 25ºC, for example, is not the same as at 30ºC”.
Then, answer:
I. What did Guldberg and Waage discover about chemical equilibria?
II. Write the equilibrium laws for the following:
NH3(aq) + H2O ⇆ NH4+(aq) + OH –(aq) 
2 H2(g) + O2(g) ⇆ 2 H2O(g)
N2(g) + 3 H2(g) ⇆ 2 NH3(g)
 III. The equilibrium in which ethylene reacts with water to give ethyl alcohol is
 C2H4(g) + H2O(g) C2H5OH(g) Keq = 8,3 . 10³
 Is the product favored? How can you tell?
EXERCÍCIOS – REAÇÕES MÚLTIPLAS (7º BLOCO)
Considere o seguinte conjunto de reações:
 Leis de Velocidade
 Reação 1: 4 NH3 + 6 NO 5 N2 + 6 H2O 
 Reação 2: 2 NO N2 + O2 
 Reação 3: N2 + 2 O2 2 NO2 
 Escreva a lei de velocidade para cada espécie em cada reação e então escreva as velocidades resultantes de formação de NO, O2 e N2.
A produção de m-xileno pela hidrodesalquilação de mesitileno sobre um catalisador Houdry Detrol envolve as seguintes reações:
 
 Reação 1: C6H3 (CH3)3 + H2 C6H4 (CH3)2 + CH4
 Mesitileno (M) Hidrogênio(H) m-Xileno (X) Metano (Me)
 
 m-Xileno pode também sofrer hidrodesalquilação para formar tolueno:
 Reação 2: C6H4 (CH3)2 + H2 C6H5 CH3 + CH4
 m-Xileno (X) Hidrogênio(H) Tolueno (T) Metano (Me)
 A segunda reação é indesejada, porque m-xileno é vendido por um preço mais alto do que o tolueno (65 centavos de dólar por libra contra 11,4 centavos de dólar por libra). Vemos, portanto, que existe uma grande motivação para se maximizar a produção de m-xileno.
 A hidrodesalquilação de mesitileno deve ser conduzida isotermicamente a 1500ºR e 35 atm em um reator de batelada no qual a alimentação é de 66,7 mol% de hidrogênio e 33,3 mol% de mesitileno. O tempo de reação é de 0,5 h.
 As leis de velocidade para as reações 1 e 2 são, respectivamente,
 
 
 A 1500ºR as velocidades específicas de reação são:
 Reação 1: k1 = 55,20 (ft³/lbmol)0,5 / h
 Reação 2: k2 = 30,20 (ft³/lbmol)0,5 / h
 A massa específica do leito catalítico foi incluída na velocidade específica de reação.
 Plote a concentração de hidrogênio, mesitileno e xileno como uma função do tempo. Calcule o tempo para o qual a produção de xileno é máxima.
Seja a seguinte reação química num reator de batelada a volume constante:
 k1
 A ⇄ B
 k2
 k3 
 C
 Todas as reações indicadas são de primeira ordem. A concentração inicial de A é CA0, e no início, nenhuma outra espécie está presente. Determine as concentrações de A, B e C em função do tempo.
Um resíduo radioativo que contém 1500 ppm de 92Sr é bombeado a uma vazão de 1,5 . 10−3 m³/min para um reservatório com volume de 0,40 m³. O processo de decaimento de 92Sr é:
 92Sr 92Y 92Zr
 meia-vida: 2,7 h 3,5 h
 Se o reservatório contém inicialmente água pura e a solução escoa a uma vazão de 1,5 . 10−3 m³/min, supondo mistura perfeita:
Qual é a concentração de Sr, Y e Zr após 1 dia?
Qual é a concentração de equilíbrio de Sr e Y no tanque?
A taxa de decaimento destes isótopos é dN/dt = −N, onde = 0,693/t1/2 e a meia-vida é t1/2. N = quantidade de matéria ou antigo nº de mols.
As seguintes reações em cadeia ocorrem num tanque de batelada a volume constante:
 
 Cada reação é de primeira ordem e irreversível. Se a concentração inicial de A é CA0 e se apenas A está presente inicialmente, determine uma expressão para CB em função do tempo. Sob que condições a concentração de B dependerá primariamente da velocidade de reação de A?
 
2ª LISTA DE EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1ª QUESTÃO: A reação de combustão completa de vapor de etanol com gás oxigênio puro produz gás carbônico e vapor d’água. Admitindo-se uma alimentação de quantidades mássicas iguais de etanol e gás oxigênio numa câmara de combustão, e que o rendimento da reação seja de 75%, determine a composição mássica da mistura efluente da câmara ao fim da reação, que leva o tempo de aproximadamente 3,0 milissegundos. Esboce um gráfico que mostre essa variação de massa (massa final e inicial) de cada espécie química da reação no intervalo de tempo indicado. Dados: massas molares, em kg/kmol: etanol = 46; gás oxigênio = 32; gás carbônico = 44; água = 18.
2ª QUESTÃO: Seja a reação em fase liquida: A + 2 B + 3 C 2 D + E. Informações cinéticas revelam que:
se dobrarmos a concentração de cada reagente, a velocidade da reação ficará multiplicada por 16.
se dobrarmos a concentração de A e reduzirmos à metade a concentração de B e de C, a velocidade da reação não se alterará.
se mantivermos a concentração original de A, dobrarmos a concentração de B e triplicarmos a concentração de C, a velocidade da reação aumentará 6 vezes.
 A partir dessas informações, determine as ordens parciais da reação expressando os seus cálculos e indique a unidade da constante de velocidade considerando as concentrações em mol/L e o tempo em horas.
3ª QUESTÃO: Deduza uma equação cinética, em termos de XA (conversão do reagente limite A) para a reação em fase líquida A + 3 B Produtos, de ordem 1 em A e 1ª ordem em B, com CB0 /