1a LISTA EXERCICIOS PROVA P1 Reatores Quimicos I

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U n i v e rs i d a d e F e d e r a l d e S ão P a u l o – C a m p us D i a d e m a 
D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a s E x a t a s e d a T e r r a 
U n i d ad e Cu r r i c u l a r : R e a t o r e s Q u í m i c os I 
 
 
 
 
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1ª LISTA DE EXERCÍCIOS – PROVA P1 
(1o Semestre de 2018) 
Prof. José Ermírio F. Moraes 
1a) Questão: 
Foram realizados vários experimentos, em um reator batelada, para uma reação 
química do tipo A → B. Esses ensaios resultaram em medidas da constante de 
velocidade para diferentes temperaturas, obtendo-se os dados da Tabela 1. 
Calcule os parâmetros da lei de Arrhenius. 
Tabela 1. Constantes de velocidade em função da temperatura 
k(h-1) 150 160 230 295 370 
T (oC) 13 16 22 24 28 
 
Resposta: Ea = 4,504x104 J mol-1 e k0 = 2,338x1010 h-1 
 
2a) Questão: 
Descreva, em detalhes, como poderiam ser realizados os experimentos 
mencionados na 1ª Questão. Suponha que você possui um reator batelada que 
pode operar isotermicamente, com diferentes temperaturas. 
 
Resposta: pensar nos conceitos discutidos em sala de aula. 
 
3a) Questão: 
Seja uma reação do tipo A + B → Produtos. Em condições de iguais 
concentrações dos reagentes A e B, sabe-se que, ao duplicar, simultaneamente, 
as concentrações desses reagentes, a taxa de reação triplica. Determine a 
ordem global da reação. 
 
Resposta: ordem global = 1,585 
 
4a) Questão: 
Seja uma reação do tipo A + B → Produtos. Foram realizados alguns 
experimentos em um reator batelada, com volume constante, sempre na mesma 
temperatura, podendo-se calcular as taxas de reação química em diferentes 
concentrações dos reagentes A e B, conforme a apresentado na Tabela 1. 
Calcule as ordens da reação em relação aos reagentes A e B e a constante de 
velocidade (k). Ademais, qual a unidade de k? 
Tabela 1. Dados da taxa de reação em função das concentrações. 
CA (mol L-1) CB (mol L-1) rA (mol L-1 s-1) 
2 125 50 
2 64 32 
3 64 48 
 
Resposta: ordem em relação ao regente A = 1; ordem em relação ao 
regente B = 2/3 e k = 1 L2/3 mol-(2/3) s-1 
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5a) Questão: 
Descreva, em detalhes, como poderiam ser realizados os experimentos 
mencionados na 4ª Questão. Suponha que você possui um reator batelada que 
pode operar isotermicamente, na mesma temperatura da 4ª Questão. 
 
Resposta: pensar nos conceitos discutidos em sala de aula. 
 
6a) Questão: 
Em um reator batelada isotérmico, em fase líquida, um dado reagente A se 
decompõe, via uma cinética de segunda ordem, alcançando uma conversão de 
50% em 5 minutos. Qual o tempo necessário para atingir uma conversão de 
75%, na mesma temperatura. 
 
Resposta: 15 minutos. 
 
7a) Questão: 
Seja uma reação de polimerização de um dado monômero em fase líquida. 
Realizando-se dois ensaios em um reator batelada isotérmico, com 
concentrações iniciais do monômero de 0,04 e 0,8 mol L-1, respectivamente, com 
a mesma temperatura, verificou-se uma conversão de 20% para os dois 
experimentos, em um mesmo tempo de reação de 34 min. Expresse a lei de 
taxa dessa reação química. Pensem um pouco! 
 
Resposta: rA = k CA sendo k = 6,56x10-3 min-1. 
 
8a) Questão: 
Seja a seguinte reação reversível A B ocorrendo em fase líquida em um reator 
batelada isotérmico. No tempo t = 0, o reator continha apenas o reagente A, com 
uma concentração igual a 0,5 mol L-1. Sabe-se que, tanto para a reação direta, 
como para a reação reversa, a cinética é de primeira ordem. Após 8 minutos, 
verificou-se uma conversão de 33,3%. Sabendo-se que a conversão de 
equilíbrio é igual a 66,7% na temperatura de operação do reator, determine as 
leis de taxa de reação para as reações direta e reversa. 
 
Resposta: (-rA)direta = k1 CA e rA = k-1 CR. Sendo k1 = 5,77x10-2 min-1 e k-1 = 
2,88x10-2 min-1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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9a) Questão: 
A reação em fase gás A(g) + B(g) → R(g) ocorre em um reator aberto, operando 
isotermicamente e em estado estacionário. A corrente de entrada apresenta 
apenas os reagentes A e B, com CA0 = 200 mol L-1 e CB0 = 100 mol L-1. Sabe-se 
que, nessas condições, a concentração de A na corrente de saída é igual a 150 
mol L-1. Em relação à corrente de saída, calcule: (i) a conversão do reagente A; 
(ii) a conversão do reagente B e (iii) a concentração do reagente B. Considere 
que a perda de carga desprezível. 
 
Resposta: (i) 50%; (ii) 100% e (iii) 0 (zero). 
 
10a) Questão: 
Uma corrente aquosa contendo um determinado monômero A, com uma 
concentração igual a 1 mol L-1 e uma vazão de 4 L min-1, alimenta um reator 
CSTR isotérmico de volume igual a 2 L, onde ocorre a polimerização da espécie 
A, conforme a Equação 1, que pode ser representada por uma reação global 
como a Equação 2. Na corrente de saída, a concentração de A é igual a 0,01 
mol L-1 e, para um dado polímero Z, a concentração na saída é igual a 0,0002 
mol L-1. Admitindo-se que o reator opera em regime estacionário, calcule: (i) a 
taxa de reação de A e (ii) a taxa de reação de Z. 
 
 (1) 
 
 a (2) 
 
Resposta: rA = 1,98 mol L-1 min-1; rZ = 4x10-4 mol L-1 min-1 
 
11a) Questão: 
A reação A + B → R é processada, em fase líquida, em um reator “plug flow” 
(PFR), operando isotermicamente e em regime permanente. A corrente de 
entrada contém apenas os reagentes A e B, com concentrações iguais a 100 
mmol L-1 e 200 mmol L-1, respectivamente. A vazão de entrada é igual a 400 L 
min-1. Sabe-se que a reação é elementar e que a constante de velocidade, na 
temperatura de operação do reator, é igual a 200 L mol-1 min-1. Calcule o volume 
do reator para que seja possível atingir uma conversão de 99,9% de A. 
 
Resposta: V = 124 L 
 
 
 
 
 
 
 
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12a) Questão: 
Em uma determinada indústria de alimentos, verifica-se a ocorrência da reação 
(1), em meio aquoso, em que uma dada enzima (E) atua como catalisador, 
promovendo a conversão de um determinado reagente A no produto desejado B. 
Essa reação ocorre em um reator PFR isotérmico com uma temperatura de 
40oC, com uma vazão de alimentação igual a 25 L min-1, sendo obtida uma 
conversão de 95 %. A concentração de entrada de A é igual a 2 mol L-1. Calcule 
o tempo de residência médio () e o volume do reator. 
C40 T para ]L min [mol 
)C 0,5 (1
C 0,1
r com B 
E
 A (1) o1-1-
A
A
A 

 
Respostas: 39,46 min e 986,5 L 
 
13a) Questão: 
Em uma determinada indústria de alimentos, verifica-se a ocorrência da reação 
(1), em meio aquoso, em que uma dada enzima (E) atua como catalisador, 
promovendo a conversão de um determinado reagente A no produto desejado B. 
Essa reação ocorre em um reator CSTR isotérmico com uma temperatura de 
40oC, com uma vazão de alimentação igual a 25 L min-1, sendo obtida uma 
conversão de 95 %. A concentração de entrada de A é igual a 2 mol L-1. Calcule 
o tempo de residência médio () e o volume do reator. 
C40 T para ]L min [mol 
)C 0,5 (1
C 0,1
r com B 
E
 A (1) o1-1-
A
A
A 

 
Respostas:199,5 min e 4.987,5 L 
 
14a) Questão: 
Em uma determinada indústria de alimentos, verifica-se a ocorrência da reação 
(1), em meio aquoso, em que uma dada enzima (E) atua como catalisador, 
promovendo a conversão de um determinado reagente A no produto desejado B. 
Essa reação ocorre em um reator batelada com mistura perfeita (Batch) 
isotérmico, com uma temperatura de 40oC. A concentração inicial de A é igual a 
2 mol L-1. Calcule o tempo de reação necessário para atingir uma conversão de 
95% e a concentração de B. Sabe-se que em t = 0 a solução não tem B. 
C40 T para ]L min [mol 
)C 0,5 (1
C 0,1
r com B 
E
 A (1) o1-1-
A
A
A 

 
Respostas: 39,46 min e 1,9 mol L-1 
 
 
 
 
 
 
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15a) Questão: 
Uma determinada indústria farmacêutica produz um medicamento, sendo 
responsável pela sobrevivência de diversos pacientes portadores de uma grave 
doença. O processo industrial desse medicamento pode ser resumido em duas 
etapas: etapa de reação e etapa de purificação, levando a formação de duas 
correntes aquosas tóxicas (efluentes industriais) contendo um perigoso poluente 
P (um subproduto da reação de produção do medicamento). O efluente da etapa 
de reação tem uma vazão de 1.000 L h-1 e uma concentração de P de 500 ppm 
(500 mg L-1), enquanto o da etapa de purificação tem uma vazão de 5.500 L h-1 
e uma concentração de P igual a 90 ppm (90 mg L-1). Para o tratamento desse 
efluente industrial, o engenheiro químico responsável descobriu que P reage 
com um reagente B, de baixíssimo custo, formando C, um produto incolor, 
biodegradável e atóxico, conforme a reação de cinética elementar P + B  C. A 
estação de tratamento consiste de um conjunto de dois tanques cilíndricos de 
1,0 m de altura e diâmetros: 1,12 m (Tanque 1) e 1,60 m (Tanque 2), 
respectivamente, ambos dotados de potentes agitadores, garantindo uma 
mistura perfeita. De acordo com o projeto do engenheiro, o Tanque 1 será 
alimentado com a corrente do efluente produzido na Etapa de Reação e com 
uma corrente de uma solução aquosa de B de 2.000 L h-1, com uma 
concentração altíssima de B, de modo que a sua concentração permanece 
constante ao longo de todo o sistema de tratamento. O Tanque 2 recebe a saída 
do Tanque 1 e a corrente do efluente gerado na Etapa de Purificação. Nessas 
condições, a reação de degradação de P ocorre como uma cinética de primeira 
ordem (rP = kCP) com CP em mg L-1 (mg de P por litro) e k = ko e(-Ea/RT) em h-1, 
sendo k0 = 4,4.104 h-1; Ea = 6.000 cal mol-1; R =1,98 cal mol-1 K-1; com T em oK. 
 
a) Calcule a concentração de P na saída do Tanque 2, operando-se a T = 27 oC, 
que é a temperatura média da região em que se localiza a fábrica. (Resposta: 
67 mg L-1) 
b) No inverno a temperatura média da região cai para 17 oC. Calcule a 
concentração de P na saída do Tanque 2. Explique o motivo para ter ou não 
ocorrido alguma mudança. (Resposta: 77 mg L-1) 
c) Se a reação do problema é P + B  C, qual o motivo para a mesma ter se 
comportado como primeira ordem nas condições do problema. (Resposta: 
“Para pensar”). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Etapa de reação Etapa de purificação Medicamento Matéria-prima 
 Processo de produção do medicamento 
 Estação de tratamento de efluentes 
Efluente Efluente Reagente B 
Tanque 1 Tanque 2 
 Efluente tratado 
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16a) Questão: 
A crescente preocupação com a qualidade do ar e com o meio ambiente levou à 
adoção de regulamentações mais rigorosas para controlar a emissão dos gases 
de combustão provenientes de automóveis e de motores estacionários, em 
diversos países no mundo. Os óxidos de nitrogênio, NOX, são os principais 
causadores da poluição do ar devido à formação de fumaça fotoquímica e da 
chuva ácida. A reação de decomposição do óxido de nitrogênio é mostrada a 
seguir: 
 
2 N2O5 → 4NO2 + O2 
 
Com relação a essa reação, avalie as afirmações a seguir. 
 
I. A velocidade de formação de NO2 é duas vezes a velocidade de 
decomposição de N2O5. 
II. A velocidade de formação de O2 é a metade da velocidade de decomposição 
de N2O5. 
III. A velocidade de decomposição do reagente é constante com o tempo. 
IV. Não se pode medir a quantidade de O2 produzida e relacioná-la 
estequiometricamente com a quantidade de N2O5 consumida. 
 
É correto apenas o que se afirma em: 
a) I. 
b) III. 
c) I e II. (CORRETO) 
d) III e IV. 
e) II e IV. 
 
17a) Questão: 
O etilenoglicol é um produto de interesse para a indústria química. Suas 
principais aplicações são como anticongelante e como matéria-prima na 
produção de fibras de poliéster. O etilenoglicol é produzido pela hidrólise do 
óxido de etileno, segundo a reação: 
 
C2H4O (A) + H2O (B) → C2H4(OH)2 (C) 
 Óxido de etileno Etilenoglicol 
 
Uma empresa produz etilenoglicol em um reator, que opera a 60 oC, por meio da 
reação de hidrólise do óxido de etileno catalisado por ácido sulfúrico, com 
excesso de água no meio reacional. Sabe-se que a reação é de primeira ordem 
em relação ao óxido de etileno e que a conversão do óxido de etileno é de 70%. 
A vazão de alimentação do reator é 1.000 L min-1 e a constante de velocidade 
específica da reação (k) é 0,3 min-1. 
 
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No reator usado para esta reação, a concentração de um dado componente não 
varia com o tempo e também não varia no espaço (em função da posição dentro 
do reator). 
 
Dados: 
FA0 = vazão molar de A na entrada do reator (mol min-1); 
XA = conversão de A; 
CA0 = concentração molar de A na entrada do reator (mol L-1); 
(-rA) = equação da velocidade da reação = k.CA; 
V = volume do reator (L); 
0 = vazão volumétrica na entrada do reator (L/min); 
FA0= CA0.0; 
 
Reator CSTR: 
 
 
Reator PFR: 
 
Se for necessário calcular ln (y), use a equação apresentada e aproxime 
truncando no segundo termo da série: 
 
 
Com os dados apresentados, conclui-se que o tipo de reator usado por essa 
empresa para produzir o etilenoglicol e o volume aproximado desse reator são, 
respectivamente, 
 
a) PFR e V = 3.150 L 
b) CSTR e V = 7.778 L (CORRETO) 
c) CSTR e V = 3.333 L 
d) PFR e V = 1.150 L 
e) PFR e V = 945 L 
 
18a) Questão: 
Um engenheiro químico, com o objetivo de compreender o mecanismo cinético 
da reação A + 2B � 2C, obteve os seguintes dados em um reator batelada a 
volume constante: 
Para [A]o=1 mol L-1 e [B]o=2 mol L-1, a taxa inicial de reação é 2x10-5 mol L-1 s-1 
Para [A]o= 2 mol L-1 e [B]o = 2 mol L-1, a taxa inicial de reação é 8x10-5 mol L-1 s-1 
Para [A]o= 1 mol L-1 e [B]o= 7x10-5 mol L-1, obteve-se a seguinte relação de 
concentração do composto B com o tempo: 
 
Supondo uma expressão de taxa reacional do tipo r = k.[A]a[B]b, a ordem global 
da reação (n = a + b) em relação aos reagentes é igual a 
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8a) 0. 
b) 1. 
c) 2. (CORRETO) 
d) 3. 
e) 4. 
 
19a) Questão: 
Leis de taxa de reação química nem sempre seguem expressões elementares. 
Seja uma reação química realizada em fase aquosa com (-rA) = CA-1. Se for 
desejado que esta reação seja processada em um reator contínuo, você 
escolheria o CSTR ou o PFR? Justifique. 
 
Resposta: O CSTR seria mais indicado. Dica: compare os volumes! 
 
20a) Questão: 
Uma forma de produzir o ciclo-hexano (C6H12) consiste na hidrogenação do 
benzeno (C6H6), conforme a equação: C6H6 + 3H2 → C6H12. 
 
a) Quais as ordens dessa reação em relação aos compostos C6H6, H2 e C6H12? 
b) Qual a ordem global dessa reação? 
c) Supondo que essa reação seja de primeira ordem em relação ao C6H6, qual a 
ordem em relação ao H2? 
 
Respostas: Para pensar! Aplicação de conceitos fundamentais de 
engenharia de reações químicas. 
 
21a) Questão: 
Seja um reator batelada de 200 L pressurizado a 20 atm com uma mistura de 
75% de A e 25% de inerte. A reação em fase gasosa A  B + C ocorre nesse 
reator isotermicamente a 227 oC a volume constante. 
a) o reagente A se decompõe segundo uma reação de primeira ordem, de tal 
forma que XA = 50% em 5 minutos. Determine o tempo necessário para uma 
conversão de 75%. 
b) Calcular o tempo necessário para consumir 80% de A se a reação for de 
segunda ordem (k = 0,7 L mol-1 min-1). 
c) Considerando as condições do item (b), determine a pressão do reator, 
supondo que, após atingir a conversão de 80% de A, o reator seja 
instantaneamente resfriado a 127oC. 
 
Respostas: a) 10 min; b) 15,6 min; c) 25,6 atm 
 
 
 
 
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22a) Questão: 
Seja a reação A + B → C de 1ª ordem em relação ao composto A e ordem 0,5 
em relação ao composto B. Ademais, essa reação apresenta uma energia de 
ativação igual a 90 kJ mol-1. A reação é processada em um reator CSTR 
isotérmico, em regime estacionário, nas duas condições apresentadas abaixo: 
 
Condição Temperatura (oC) CA saída (mol L-1) CB saída (mol L-1) 
1 300 1,5 2,0 
2 350 1,0 2,5 
 
Qual a razão entre as taxas de reação da espécie “A” verificadas no interior do 
reator, entre as condições 2 e 1. 
 
Resposta: 3,39 
 
23a) Questão: 
Em um reator semi-batelada de mistura perfeita (batelada com alimentação), 
conforme a Figura 1, é processada uma reação química em meio aquoso: 
a A + b B → P (sendo “a” e “b” os coeficientes estequiométricos da reação) 
A lei de taxa de reação é representada por (-rA). No tempo t = 0, o reator 
apresenta um volume de solução igual a V0 e concentrações de reagentes A e B 
iguais a CA0 e CB0, respectivamente. Simultaneamente ao início do tempo de 
reação, uma bomba dosadora é acionada, bombeando com uma vazão “”, uma 
solução dos reagentes A e B com concentrações iguais a CAe e CBe. (Observe 
que neste reator há entrada de material, mas não há saída). 
 
 
 
Figura 1. Esquema do Reator Semi-batelada 
 
a) Deduza a equação de projeto deste reator, realizando um balanço de massa 
do sistema para o reagente A, considerando o mesmo como reagente limitante. 
Trabalhe em termos de concentração de A no reator (CA). 
 
Resposta: Com CA (t = 0) = CA0 
 
Bomba dosadora 
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b) Caso (-rA) seja função da concentração de B no reator (CB), para que a 
equação do item (a) possa ser resolvida, deve-se escrever CB como função de 
CA (você concorda? Porque?). Deduza esta relação. 
 
Resposta: 
 
24a) Questão: 
A reação de complexação da glicose (G) com a enzima hyderase (E) é 
fundamental para o entendimento do processo de oxidação da glicose com o 
uso da referida enzima. A reação de complexação pode ser assim representada: 
formado) (complexo C 
E
 G  
Alguns pesquisadores determinaram a constante de velocidade desta reação (k), 
obtendo os seguintes dados: 
 
Temperatura (oC) k (L mol-1 h-1) 
0 3,425 
10 7,908 
20 18,790 
30 28,100 
 
A constante de velocidade desta reação (k) obedece à relação de Arrhenius? 
Discuta sua conclusão. Se sim, determine a constante de frequência e a energia 
de ativação da reação. 
 
Resposta: Sim; k0 = 1,11.1010 L mol-1 h-1; Ea = 4,96.104 J mol-1 
 
25a) Questão: 
A reação irreversível A(g) + B(g) → R(g) ocorrem em fase gasosa em um reator 
fechado de mistura perfeita, com volume constante, operado isotermicamente. A 
temperatura do processo é de 200 oC e a pressão total inicial é de 3 atm. A 
composição volumétrica inicial é: 40% de A, 40% de B e 20% de N2 (que não 
participa da reação). Considere que todos os gases se comportam como gases 
ideais. A lei de taxa de reação é (-rA) = k CA CB. Além disso, sabe-se que, com a 
temperatura “T” = 100 oC, a constante de velocidade da cinética de reação “k” é 
igual a 0,0188 L mol-1 min-1 e que a energia de ativação é de 85 kJ mol-1. 
 
a) Qual o valor da constante de velocidade de reação a 200 oC? 
Resposta: 6,15 L mol-1 min-1 
b) Qual a conversão de A após 30 min? 
Resposta: 0,85 ou 85 % 
c) Qual a pressão total no reator após 30 min? 
Resposta: 1,98 atm 
 U n i v e rs i d a d e F e d e r a l d e S ão P a u l o – C a m p us D i a d e m a 
D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a s E x a t a s e d a T e r r a 
U n i d ad e Cu r r i c u l a r : R e a t o r e s Q u í m i c os I 
 
 
 
 
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26a) Questão: 
Zeólitas são hidroxialumino-silicatos com variadas aplicações industriais 
(peneiras moleculares, catalisadores etc). Um tipo de zeólita (Z) pode ser obtido 
a partir da recristalização de aluminosilicato de sódio amorfo (A) em solução 
aquosa de hidróxido de sódio. O processo pode ser descrito, de forma global, 
como uma reação do tipo: A  Z. A cinética desse processo foi estudada por Dr. 
Liu, em 1969, obtendo a seguinte expressão: 
A3Z3
ZA
k
2
ZA
1)C(kCk
CC][OHk
r)r(
1



 [ kg m-3 s-1 ] 
Sendo [OH-], CA e CZ, as concentrações de OH- (kmol m-3), de aluminosilicato de 
sódio amorfo (kg m-3) e de cristais de zeólita (kg m-3), respectivamente. Para 
uma temperatura de 100 oC, as constantes correspondem a k1=2,36; 
k2=0,625.10-3 e k3=0,36, com as unidades coerentes com as citadas no 
problema. Determine o volume de um reator contínuo de mistura (CSTR) para 
produzir 2.000 kg dia-1 de zeólita a partir de uma corrente de alimentação com 
uma concentração de 24 kg m-3 de aluminosilicato de sódio amorfo. A conversão 
deve ser de 98%. O reator será operado a 100oC e a concentração de hidróxido 
de sódio é mantida constante no reator em 1,5 kmol m-3. 
 
Resposta: V = 11,5 m3 
 
27a) Questão: 
Seja uma reação em fase líquida entre o óxido de etileno e água, resultando no 
etileno glicol: C2H4O + H2O  C2H6O2. As concentrações iniciais de óxido de 
etileno e água são iguais a 1 lbmol ft-3 e 3,47 lbmol ft-3, respectivamente. 
Considere que k = 2,19 x 10-4 dm3 mol-1s-1 (300 K), com Ea = 12.500 cal mol-1. 
a) Considerando essa reação ocorrendo em um sistema contínuo, construa a 
Tabela Estequiométrica. 
b) Calcule o tempo espacial em um CSTR para conversão de 90% a 350 K. 
 
Atenção: Observe que as unidades não estão coerentes. 
 
Respostas: 
a) Basta construir a tabela estequiométrica para sistema contínuo. Note 
que a vazão pode ser considerada constante, pois a reação ocorre em meio 
líquido. Lembre-se que líquidos são, em geral, pouco compressíveis; 
b) 49,8 s 
 
 
 
 
 
 
 U n i ve rs i d a d e F e d e r a l d e S ão P a u l o – C a m p us D i a d e m a 
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28a) Questão: 
Visando obter a lei da cinética da reação A  2B + C, do tipo (-rA) = k CAn, em 
fase aquosa, foram realizados três experimentos, em um reator CSTR, com 
diferentes vazões volumétricas na corrente de entrada (0), porém com a mesma 
concentração de A na corrente de entrada (CA0 = 2 mol L-1), medindo-se a 
concentração de A na saída do reator, operando-se sempre em regime 
estacionário. Os dados experimentais estão na Tabela abaixo: 
 
Experimento (min) CA (saída) 
1 14,8 1,7 
2 100 1,3 
3 1200 0,4 
 
a) Determine a ordem da reação e o valor da constante de velocidade. 
b) Operando-se em um reator batelada e partindo-se de uma solução aquosa 
contendo A (CA = 2 mol L-1), determine o tempo necessário para que a 
concentração de B atinja CB = 1 mol L-1. 
 
Respostas: a) ordem = 1,74; b) 31 min 
 
29a) Questão: 
A reação elementar: A + B  C + D ocorre isotermicamente em um reator CSTR 
no qual se obtém uma conversão de A igual a 50%. A alimentação do CSTR é 
equimolar em A e B. Supondo que na saída do CSTR seja associado um PFR 
(reatores em série) de igual volume do CSTR, qual seria a conversão total 
obtida? 
 
Resposta: X = 75% 
 
30a) Questão: 
Existe uma regra prática que diz: “a taxa da reação dobra a cada aumento de 
10oC”. 
a) Qual a relação entre T e Ea para que essa regra seja válida. Despreze 
qualquer variação de concentração com a temperatura. 
b) Considerando os dados abaixo, determine a Ea e o fator de frequência: 
 
 k (min-1) 0,001 0,050 
T(oC) 00,0 100,0 
 
Respostas: a) T = raiz quadrada de (14,42 Ea/R); b) Ea = 32874 J mol-1 e ko = 
1977 min-1 
 
 
 U n i v e rs i d a d e F e d e r a l d e S ão P a u l o – C a m p us D i a d e m a 
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31a) Questão: 
A reação elementar: 2A  C ocorre em fase gasosa em um reator tubular 
isotérmico. Na corrente de alimentação (pressão total = P0), o reagente A é 
alimentado juntamente um composto D (um agente diluente), de forma 
equimolar, sendo obtida uma conversão de A igual a 80%. Se a taxa molar 
(vazão molar) de A for reduzida a metade (com C continuando a mesma taxa de 
alimentação), qual seria a conversão de A, admitindo-se, também, a mesma 
pressão na entrada P0? 
 
Sendo: 
 
Dica: Você obterá, como resposta do problema, a solução de uma equação 
algébrica não linear (tente resolver por “tentativa e erro” – lembre-se que a 
conversão é limitada entre 0 e 1 – ou teste diretamente a resposta apresentada 
abaixo). 
 
Resposta: X aproximadamente 75 %