lista cinética 6 - método diferencial

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UNIVERSIDADE DE RIBEIRÃO PRETO – UNAERP 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
CINÉTICA QUÍMICA – 2008 
Lista de exercícios 6 – Método diferencial 
Prof. Murilo D.M. Innocentini 
 
1) O azometano (C2H6N2) decompõe-se de acordo com a equação: C2H6N2 (g) ? C2H6 (g) + N2 (g) 
Determine a ordem da reação e o valor da constante de velocidade a partir dos dados abaixo: 
 
Experiência CA (mol/L) (-rA) (mol/L.s) 
1 1,96x10-2 3,14x10-4 
2 2,57x10-2 4,11x10-4 
(R: Ordem 1 e k1 = 1,5615x10-2 s-1). 
 
2) Escreva a expressão cinética para a reação irreversível A + B ? C usando os dados abaixo: 
 
CA (mol/L) CB (mol/L) (-rA) (mol/L.s) 
0,395 0,284 1,67x10-5 
0,482 0,284 2,04x10-5 
0,482 0,482 5,88x10-5 
 
3) Escreva a equação de velocidade e calcule a constante para a reação A + B ? C usando os dados 
abaixo: 
 
CA (mol/L) CB (mol/L) (-rA) (mol/L.s) 
0,245 0,128 1,46x10-4 
0,490 0,128 2,92x10-4 
0,735 0,256 8,76x10-4 
 
4) Os dados abaixo foram obtidos em um reator BSTR, de volume e temperatura constantes, para a 
reação irreversível em fase líquida B + 2C ? D. 
 
Concentração do reagente B 
(mol/L) 
Concentração do reagente C 
(mol/L) 
Velocidade de consumo de 
B (mol/L.min) 
2 2 0,16 
4 2 0,64 
2 4 1,28 
 
Determine: 
(a) A ordem da reação em relação aos reagentes B e C. 
(b) A constante de velocidade para a reação global. 
(c) A velocidade inicial da reação quando o reator for alimentado com 20 litros de uma solução 
contendo 20 moles de B e 10 moles de C. 
 
5) Escreva a equação de velocidade e calcule a constante para a reação 2A + B ? C usando os dados 
abaixo: 
 
CA (mol/L) CB (mol/L) (-rA) (mol/L.min) 
0,127 0,346 1,64x10-6 
0,254 0,346 3,28x10-6 
0,254 0,692 1,31x10-5 
 
R: ordem em relação a A = 1, ordem em relação a B = 2 e k3 = 1,08x10-4 l2/mol2.min. 
 
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CINÉTICA QUÍMICA – 2008 
Lista de exercícios 6 – Método diferencial 
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6) Escreva a equação de velocidade e calcule a constante para a reação C + 2D ? produtos, usando os 
dados abaixo: 
 
CC (mol/L) CD (mol/L) (-rC) (mol/L.min) 
0,346 0,369 0,123 
0,692 0,369 0,492 
0,346 0,738 0,123 
 
R: ordem em relação a C = 2, ordem em relação a D = 0 e k2 = 1,27 l/mol.min. 
 
7) A reação entre o ácido cianídrico (HCN) e o acetaldeído (CH3CHO) ocorre em solução aquosa 
segundo a seguinte estequiometria: HCN + CH3CHO ? CH3CH(OH)CN. Em um ensaio em 
laboratório, com temperatura e pH controlados, os seguintes dados cinéticos foram obtidos em um 
reator descontínuo: 
 
CHCN (M) CCH3CHO (M) [-rHCN] (M/min) 
0,30 0,60 0,03780 
0,80 0,80 0,13440 
1,30 0,25 0,06825 
 
Com base nessas informações, pergunta-se: 
a) Qual a equação cinética completa para essa reação? 
b) Se um reator BSTR for carregado com 1500 L de uma solução contendo 40,5 kg de ácido 
cianídrico e 66 kg de acetaldeído, qual será grau de conversão de ácido cianídrico após 1 hora? 
 
8) A produção de brometo de metila (CH3Br) ocorre pela reação em fase líquida: CNBr + CH3NH2 ? 
CH3Br + NCNH2, que é realizada em um reator batelada. Ensaios em laboratório foram realizados 
para a determinação dos parâmetros cinéticos importantes para o projeto de um sistema reacional em 
escala industrial. Os seguintes dados foram obtidos em um frasco tipo Erlenmeyer, agitado 
magneticamente, e mantido em temperatura constante: 
 
CCNBr (mol/L) CCH3NH2 (mol/L) (-rCNBr) (mol/L.s) 
0,50 2,00 2,20 
1,00 1,00 2,20 
2,00 0,50 2,20 
 
Com base nessas informações, determine: 
a) A expressão cinética completa para essa reação. 
b) Se essa reação for realizada em um tanque agitado isotérmico, carregado com 3000 L de uma 
solução equimolar dos reagentes (CAo = CBo = 0,8 M), qual será a massa de brometo de metila 
produzida após 40 min? 
 
9) O azometano (C2H6N2) decompõe-se de acordo com a equação: C2H6N2 (g) ? C2H6 (g) + N2 (g). 
Foram realizados 2 experimentos em laboratório em temperatura de 54°C. Observou-se que quando o 
reator era carregado com o azometano puro em pressão de 0,5 atm, a velocidade inicial de reação era 
1,05 mol/L.h, e quando a pressão inicial era de 2,8 atm, então a velocidade era 7,03 mol/L.h. Nessas 
condições, pede-se: 
 
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Lista de exercícios 6 – Método diferencial 
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a) Qual a ordem e o valor da constante de velocidade da reação? (R: n = 1; k1 = 56,214 h--1). 
b) Se o reator for carregado com azometano puro em pressão de 6 atm, qual será o tempo necessário 
para que o grau de conversão atinja 85%? (R: t = 0,03375 h = 121,5 s). 
 
10) A reação irreversível em fase líquida A + 2 B ? 2C foi realizada em escala de laboratório para a 
obtenção de parâmetros cinéticos. Para a reação realizada a 28°C e pressão atmosférica (710 mmHg), 
os seguintes dados foram obtidos a partir de 3 experimentos distintos: 
 
 
 
CA (M) CB (M) (-rA) (L.mol-1.min-1) 
0,20 0,50 0,01200 
0,30 1,00 0,04050 
0,40 1,50 0,09600 
 
a) Obtenha, a partir dos dados experimentais, a expressão cinética completa da reação. 
b) Se essa reação for realizada industrialmente a 28°C e 710 mmHg em um reator descontínuo 
carregado com 100 L de solução 1 M de A e 2 M de B, qual o tempo para que a concentração do 
produto C atinja 1,9 M? 
 
11) A reação elementar em fase líquida A + B ? C + D é realizada em um frasco de Erlenmeyer de 
volume 250 mL. A partir de um experimento realizado a 25°C e 1 atm, observou-se que quando o 
frasco era carregado com 0,5 mol de A e 0,5 mol de B, a velocidade inicial da reação era de 48 mol.L-
1.h-1. A partir dessas informações, determine o tempo necessário a partir do início da reação para que o 
grau de conversão do reagente A no reator atinja 80%.