Prévia do material em texto

ATIVIDADE DE SALA 2 
 
 
1 
 
Disciplina: Balanço de Massa e Energia 
Professor: Jefferson Lopes Alves 
Curso: Engenharia Química Turma: 
Alunos: 
 
Atividade Avaliativa 2 
 
Problema 1: Considere o seguinte processo de remoção de NH3 de uma corrente gasosa composta de 
N2 e NH3 (veja a Figura). A corrente de gás, contendo N2 e NH3 e isenta de solvente S, escoa no processo 
verticalmente no sentido ascendente, enquanto uma corrente líquida, contendo NH3 e solvente S e isenta 
de N2, escoa verticalmente no sentido descendente. 
A fração mássica de NH3 na corrente gasosa A que deixa o processo está relacionada à fração mássica 
de NH3 na corrente líquida B na saída do processo por meio da seguinte relação empírica: 
 
Considerando os dados apresentados na Figura calcule as taxas mássicas e as composições das correntes 
A e B. 
 
 
Problema 2: O antimônio é obtido pelo aquecimento da estibnita (Sb2S3) pulverizada com aparas de 
ferro, retirando o antimônio fundido do fundo do tanque de reação: 
Sb2S3 + Fe → Sb + FeS 
Verifique se a equação está balanceada. Suponha que 0,600 kg de estibnita e 0,250 kg de aparas de ferro 
sejam aquecidos em conjunto, produzindo 0,200 kg de Sb metálico. Determine 
a. O reagente limitante 
b. A porcentagem do reagente em excesso 
c. O grau (fração) de completação 
d. A porcentagem de conversão baseada no Sb2S3 
 
Problema 3: Um dos métodos comerciais mais comuns de produção de silício puro, a ser empregado na 
indústria de fabricação de semicondutores, é o processo Siemens (veja a Figura) da deposição química 
por vapor (DQV). Uma câmara contém uma barra aquecida de silício e uma mistura de triclorosilano de 
alta pureza com hidrogênio de alta pureza que escoa em torno da barra. O silício puro (SGE – silício em 
grau eletrônico) deposita na barra na forma de um sólido policristalino. (Cristais de silício puro são 
posteriormente feitos por fusão subsequente do SGE, retirando-se o cristal da massa fundida.) A reação 
é 
 
 
 ATIVIDADE DE SALA 2 
 
 
2 
 
H2(g) + SiHCl3(g) → Si(s) + 3HCl(g) 
 
A barra inicialmente tem uma massa de 1460 g e a fração molar do H2 no gás de saída é igual a 0,233. 
A fração molar do H2 na alimentação do reator é 0,580 e sua vazão de alimentação é de 6,22 kgmol/h. 
Qual será a massa da barra ao final de 20 minutos? 
 
 
 
 
Problema 4: O processamento de microchips de semicondutores geralmente envolve a deposição 
química por vapor (DQV) em camadas muito finas. O material a ser depositado necessita apresentar 
certo número de propriedades desejáveis. Por exemplo, para recobrir o alumínio ou outras bases, um 
revestimento de pentóxido de fósforo e de dióxido de silício é depositado como uma película de proteção 
pelas reações simultâneas: 
 
 
Determine as massas relativas de SiH4 e PH3 requeridas para depositar uma película de 5% em massa de 
óxido fosforoso (P2O5) no revestimento de proteção. 
 
 
Problema 5: Uma mistura de gases contendo apenas CH4 e N2 é queimada com ar dando origem a um 
gás de exaustão no qual a análise de Orsat indica 8,7% de CO2, 1,0% de CO, 3,8% de O2 e 86,5% de N2. 
Calcule a porcentagem em excesso do ar empregado na combustão e a composição da mistura de CH4 e 
N2.