Balanço de massa com reação química

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Balanço de Massa com Reação Química 
EQE-112 
Raquel Massad Cavalcante 
18/10/11 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.1 - Reação Química 
 Transformação de um ou mais composto (reagentes) em 
outros quimicamente diferentes (produtos). 
NaOH + HCl  NaCl + H2O 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.1 - Reação Química 
 Transformação de um ou mais composto (reagentes) em 
outros quimicamente diferentes (produtos). 
NaOH + HCl  NaCl + H2O 
 Equação química  representação simbólica da reação 
química – equação estequiométrica 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.1 - Reação Química 
 Transformação de um ou mais composto (reagentes) em 
outros quimicamente diferentes (produtos). 
NaOH + HCl  NaCl + H2O 
 Equação química  representação simbólica da reação 
química – equação estequiométrica 
1 molécula de NaOH + 1 molécula de HCl  1 molécula de NaCl 
+ 1 molécula de H2O. 
1 molécula de NaOH + 1 molécula de HCl  1 molécula de NaCl 
+ 1 molécula de H2O. 
X Número de Avogadro 
(6x10
23
) 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
1 molécula de NaOH + 1 molécula de HCl  1 molécula de NaCl 
+ 1 molécula de H2O. 
X Número de Avogadro 
(6x10
23
) 
1 mol de NaOH + 1 mol de HCl  1 mol de NaCl + 1 mol de H2O. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
1 molécula de NaOH + 1 molécula de HCl  1 molécula de NaCl 
+ 1 molécula de H2O. 
X Número de Avogadro 
(6x10
23
) 
1 mol de NaOH + 1 mol de HCl  1 mol de NaCl + 1 mol de H2O. 
Reagentes Produtos 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
1 molécula de NaOH + 1 molécula de HCl  1 molécula de NaCl 
+ 1 molécula de H2O. 
X Número de Avogadro 
(6x10
23
) 
1 mol de NaOH + 1 mol de HCl  1 mol de NaCl + 1 mol de H2O. 
Reagentes Produtos 
Uma reação estequiométrica válida deve estar balanceada! 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
O balanceamento das Equações é feito pelo balanceamento dos 
coeficientes estequiométricos, o número de átomos à esquerda 
da equação deve ser igual ao número de átomos à direita da 
equação. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
O balanceamento das Equações é feito pelo balanceamento dos 
coeficientes estequiométricos, o número de átomos à esquerda 
da equação deve ser igual ao número de átomos à direita da 
equação. 
Exemplo: 
SO2 + O2  SO3 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
O balanceamento das Equações é feito pelo balanceamento dos 
coeficientes estequiométricos, o número de átomos à esquerda 
da equação deve ser igual ao número de átomos à direita da 
equação. 
Exemplo: 
SO2 + O2  SO3 
4 átomos de oxigênio 
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5.1 - Revisão 
O balanceamento das Equações é feito pelo balanceamento dos 
coeficientes estequiométricos, o número de átomos à esquerda 
da equação deve ser igual ao número de átomos à direita da 
equação. 
Exemplo: 
SO2 + O2  SO3 
4 átomos de oxigênio 3 átomos de oxigênio 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
O balanceamento das Equações é feito pelo balanceamento dos 
coeficientes estequiométricos, o número de átomos à esquerda 
da equação deve ser igual ao número de átomos à direita da 
equação. 
Exemplo: 
SO2 + O2  SO3 
Não está balanceada. 
4 átomos de oxigênio 3 átomos de oxigênio 
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5.1 - Revisão 
Exemplo: 
SO2 + O2  SO3 
Deve-se multiplicar as substâncias por números, coeficientes 
estequiométricos para que exista o mesmo número de átomos 
de todos os elementos do lado esquerdo e direito da equação. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
SO2 + O2  SO3 
Deve-se multiplicar as substâncias por números, coeficientes 
estequiométricos para que exista o mesmo número de átomos 
de todos os elementos do lado esquerdo e direito da equação. 
2 SO2 + O2  2 SO3 
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5.1 - Revisão 
6 átomos de oxigênio dos dois lados! 
Exemplo: 
SO2 + O2  SO3 
Deve-se multiplicar as substâncias por números, coeficientes 
estequiométricos para que exista o mesmo número de átomos 
de todos os elementos do lado esquerdo e direito da equação. 
2 SO2 + O2  2 SO3 
Equação Balanceada!!! 
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5.1 - Revisão 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Nos processos industriais, os materiais reagentes, normalmente, 
não são colocados em relação estequiométrica, ou seja, nas 
proporções exatas em que se combinam. Pelo menos um dos 
reagentes é utilizado em excesso, a fim de tornar possível a 
realização da reação ou garantir que o reagente de maior valor 
seja totalmente consumido e não haja desperdício. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Nos processos industriais, os materiais reagentes, normalmente, 
não são colocados em relação estequiométrica, ou seja, nas 
proporções exatas em que se combinam. Pelo menos um dos 
reagentes é utilizado em excesso, a fim de tornar possível a 
realização da reação ou garantir que o reagente de maior valor 
seja totalmente consumido e não haja desperdício. 
Exemplo: 
Na reação de transesterificação de óleos para produção de 
biodiesel, utilizam-se dois reagentes: óleo e álcool de cadeia 
pequena. 
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5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
Para deslocar o equilíbrio no sentido de produção do biodiesel, 
adiciona-se álcool em excesso. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
Para deslocar o equilíbrio no sentido de produção do biodiesel, 
adiciona-se álcool em excesso. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
Para deslocar o equilíbrio no sentido de produção do biodiesel, 
adiciona-se álcool em excesso. 
Álcool  reagente em excesso Óleo  reagente limitante 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Reagente Limitante – é o reagente que primeiro desapareceria 
se a reação fosse completa. 
Reagente em Excesso – é o reagente que está presente em uma 
quantidade maior que a sua quantidade estequiométrica para 
reagir com o reagente limitante. 
Se todos os reagentes estão presentes em proporções 
estequiométricas, então nenhum reagente é limitante e nenhum 
está em excesso. 
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5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
𝑬𝒙𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝑹𝒆𝒂𝒈𝒆𝒏𝒕𝒆 % =
𝒒𝒖𝒂𝒏𝒕. 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒕é𝒓𝒊𝒂 𝒆𝒎 𝒆𝒙𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒈𝒆𝒏𝒕𝒆
𝒒𝒖𝒂𝒏𝒕. 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒕é𝒓𝒊𝒂 𝒆𝒔𝒕𝒆𝒒𝒖𝒊𝒐𝒎é𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒈𝒆𝒏𝒕𝒆
𝒙𝟏𝟎𝟎 
A quantidade de matéria estequiométrica de reagente é a 
quantidade necessária para reagir com o reagente limitante. 
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5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
Dada a reação de oxidação do anidrido sulfuroso a anidrido 
sulfúrico. Suponha que esta seja conduzida com a adição de 150 
mols de SO2 e 100 mols de O2. Nesta condição qual o reagente 
limitante? 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
Dada a reação de oxidação do anidrido sulfuroso a anidrido 
sulfúrico. Suponha que esta seja conduzida com a adição de 150 
mols de SO2 e 100 mols de O2. Nesta condição qual o reagente 
limitante? 
Pela reação balanceada, sabe-se que: 
2 SO2 + O2  2 SO3 
5 - Balançode Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
Dada a reação de oxidação do anidrido sulfuroso a anidrido 
sulfúrico. Suponha que esta seja conduzida com a adição de 150 
mols de SO2 e 100 mols de O2. Nesta condição qual o reagente 
limitante? 
Pela reação balanceada, sabe-se que: 
2 SO2 + O2  2 SO3 
2 mols de SO2 reagem estequiometricamente com 1 mol de O2. 
Assim: 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
2 mols de SO2 ---- 1 mol de O2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
2 mols de SO2 ---- 1 mol de O2 
150 mols de SO2 ---- x mols de O2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
2 mols de SO2 ---- 1 mol de O2 
150 mols de SO2 ---- x mols de O2 
𝑥 =
150 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑆𝑂2 𝑥 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2
2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆𝑂2
 = 75 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑂2 
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5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
2 mols de SO2 ---- 1 mol de O2 
150 mols de SO2 ---- x mols de O2 
𝑥 =
150 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑆𝑂2 𝑥 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂2
2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆𝑂2
 = 75 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑂2 
A quantidade estequiométrica de oxigênio para reagir com o SO2 
é menor do que a adicionada na reação, assim o oxigênio está 
em excesso e o anidrido é o reagente limitante! 
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5.1 - Revisão 
5.1.2 – Reagente em Excesso e Reagente Limitante 
Exemplo: 
𝐸𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑂2 %
=
100 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑂2 − 75 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑂2
75 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑂2
𝑥100
= 33,3% 𝑒𝑚 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 
 
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5.1 - Revisão 
5.1.3 – Grau de Conversão de um Reagente 
É a relação entre o número de mols alimentados na reação e o 
número de mols que reagiram de uma determinada substância. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.3 – Grau de Conversão de um Reagente 
É a relação entre o número de mols alimentados na reação e o 
número de mols que reagiram de uma determinada substância. 
𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝. 𝑖 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑞𝑢𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑎𝑚
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.3 – Grau de Conversão de um Reagente 
É a relação entre o número de mols alimentados na reação e o 
número de mols que reagiram de uma determinada substância. 
𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝. 𝑖 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑞𝑢𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑎𝑚
𝑥100 
 Em regime estacionário: 
𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠ã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝. 𝑖 % =
𝑛𝑖,𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 − 𝑛𝑖,𝑠𝑎𝑖
𝑛𝑖,𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
𝑥100 
 ni,entra – n° de mols de i que entram no reator 
ni,sai – n° de mols de i que saem do reator 
 
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5.1 - Revisão 
5.1.4 – Conversão da Reação 
É a fração molar de reagente limitante que reage, nada mais é 
que a conversão do reagente limitante. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.4 – Conversão da Reação 
É a fração molar de reagente limitante que reage, nada mais é 
que a conversão do reagente limitante. 
𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠ã𝑜 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 %
=
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑜 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑎𝑚
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.4 – Conversão da Reação 
É a fração molar de reagente limitante que reage, nada mais é 
que a conversão do reagente limitante. 
𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠ã𝑜 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 %
=
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑜 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑎𝑚
𝑥100 
 Em regime estacionário: 
𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠ã𝑜 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒,𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 − 𝑛𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒,𝑠𝑎𝑖
𝑛𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒,𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.5 – Rendimento da Reação 
É a razão entre o número de mols de produto desejado formado 
em relação ao número de mols de reagente limitante 
alimentados no reator. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.5 – Rendimento da Reação 
É a razão entre o número de mols de produto desejado formado 
em relação ao número de mols de reagente limitante 
alimentados no reator. 
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝. 𝑖 %
=
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑝𝑜𝑑𝑒𝑟𝑖𝑎𝑚 𝑠𝑒𝑟 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑎
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.5 – Seletividade da Reação 
É o a tendência que um determinado reagente tem de formar 
um produto desejado em relação aos demais produtos. 
Tem duas definições: 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.5 – Seletividade da Reação 
É o a tendência que um determinado reagente tem de formar 
um produto desejado em relação aos demais produtos. 
Tem duas definições: 
𝑆𝑒𝑙𝑒𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑖 %
=
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
5.1.5 – Seletividade da Reação 
É o a tendência que um determinado reagente tem de formar 
um produto desejado em relação aos demais produtos. 
Tem duas definições: 
𝑆𝑒𝑙𝑒𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑖 %
=
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑥100 
 
𝑆𝑒𝑙𝑒𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑖 %
=
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑖 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑜𝑠 𝑜𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
Em uma fábrica de fertilizantes, o fertilizante “superfosfato” é 
produzido, tratando fosfato de cálcio com 92% de pureza pelo 
ácido sulfúrico concentrado, de acordo com a seguinte reação: 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2 
Em um teste realizado, foram misturados 0,5 Mg de fosfato de 
cálcio com 0,26 Mg de ácido sulfúrico, obtendo-se 0,28 Mg de 
superfosfato, CaH4(PO4)2. Encontre: 
a) O reagente limitante b) A % de exc. do reagente 
c) A conversão da Reação d) A conversão de fosfato 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
Ca3(PO4)2  𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 0,5𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x 0,92
1𝑘𝑚𝑜𝑙
312,58𝑘𝑔
= 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 0,5𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x 0,92
1𝑘𝑚𝑜𝑙
312,58𝑘𝑔
= 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
Ca3(PO4)2  
Conversão de Mg para kg 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
Ca3(PO4)2  𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 0,5𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x 0,92
1𝑘𝑚𝑜𝑙
312,58𝑘𝑔
= 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Pureza do fosfato 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 0,5𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x 0,92
1𝑘𝑚𝑜𝑙
312,58𝑘𝑔
= 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
Ca3(PO4)2  
Conversão de Massa para 
número de mols 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
H2SO4  𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,26𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x
1𝑘𝑚𝑜𝑙
98,08𝑘𝑔
= 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número demols das substâncias envolvidas: 
H2SO4  𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,26𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x
1𝑘𝑚𝑜𝑙
98,08𝑘𝑔
= 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Conversão de Mg para kg 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
H2SO4  𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 0,26𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x
1𝑘𝑚𝑜𝑙
98,08𝑘𝑔
= 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Conversão de Massa para 
número de mols 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
CaH4(PO4)2  𝑛𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 0,28𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x
1𝑘𝑚𝑜𝑙
234,06𝑘𝑔
= 1,20 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Conversão de Mg para kg 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
CaH4(PO4)2  𝑛𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 0,28𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x
1𝑘𝑚𝑜𝑙
234,06𝑘𝑔
= 1,20 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Conversão de Massa para 
número de mols 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
Cálculo do número de mols das substâncias envolvidas: 
CaH4(PO4)2  𝑛𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 0,28𝑀𝑔
1000𝑘𝑔
1𝑀𝑔
x
1𝑘𝑚𝑜𝑙
234,06𝑘𝑔
= 1,20 𝑘𝑚𝑜𝑙 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
𝑛𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,20 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
𝑛𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,20 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 
1 kmol de fosfato ---- 2 kmols de ác. Sulfúrico 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
𝑛𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,20 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 
1 kmol de fosfato ---- 2 kmols de ác. Sulfúrico 
1,48 kmol de fosfato ---- 2,96 kmols de ác. Sulfúrico 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
a) O reagente limitante 
𝑛𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,20 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 
1 kmol de fosfato ---- 2 kmols de ác. Sulfúrico 
1,48 kmol de fosfato ---- 2,96 kmols de ác. Sulfúrico 
Quantidade maior que a alimentada no reator, reagente 
limitante é o ácido sulfúrico!!! 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
b) A % de exc. do reagente 
𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 
O fosfato está em excesso 
1,325 kmols de fosfato ---- 2,65 kmols de ác. Sulfúrico 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
b) A % de exc. do reagente 
𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 
1 kmol de fosfato ---- 2 kmols de ác. Sulfúrico 
O fosfato está em excesso 
1,325 kmols de fosfato ---- 2,65 kmols de ác. Sulfúrico 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
b) A % de exc. do reagente 
𝑛á𝑐.𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 = 2,65 𝑘𝑚𝑜𝑙 
𝑛𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 = 1,48 𝑘𝑚𝑜𝑙 Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 
1 kmol de fosfato ---- 2 kmols de ác. Sulfúrico 
O fosfato está em excesso 
Quantidade estequiométrica de fosfato para reagir com o limitante 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
b) A % de exc. do reagente 
O fosfato está em excesso 
𝐸𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 % =
1,48 − 1,325
1,325
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
b) A % de exc. do reagente 
O fosfato está em excesso 
𝐸𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 % =
1,48 − 1,325
1,325
𝑥100
= 11,7% 𝑒𝑚 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão da reação 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão da reação 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
1,2 kmol de superfosfato ---- 2,4 kmols de ác. Sulfúrico 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão da reação 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
1,2 kmol de superfosfato ---- 2,4 kmols de ác. Sulfúrico 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão da reação 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
1,2 kmol de superfosfato ---- 2,4 kmols de ác. Sulfúrico 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão da reação 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
1,2 kmol de superfosfato ---- 2,4 kmols de ác. Sulfúrico 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
2,4
2,65
𝑥100 = 90,6% 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão de fosfato 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão de fosfato 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
1,2 kmol de superfosfato ---- 1,2 kmols fosfato 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.1 - Revisão 
Exemplo: 
c) A conversão de fosfato 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
1,2 kmol de superfosfato ---- 1,2 kmols fosfato 
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 % =
1,2
1,48
𝑥100 = 81,1% 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
5.2.1 – Processos Envolvendo uma Única Reação 
Em termos de balanço por componente: 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
−
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑠
= 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
5.2.1 – Processos Envolvendo uma Única Reação 
Em termos de balanço por componente: 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
−
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑠
= 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠
 
Quando há reação química o balanço por componente deve ser 
expresso em base molar!!! 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Considere a reação do gás nitrogênio com o gás hidrogênio 
formando amônia. A Figura a seguir mostra alguns dados da 
reação em um dado instante. Qual a geração e o consumo dos 
componentes, considere estado estacionário. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Considere a reação do gás nitrogênio com o gás hidrogênio 
formando amônia.A Figura a seguir mostra alguns dados da 
reação em um dado instante. Qual a geração e o consumo dos 
componentes, considere estado estacionário. 
Reator 
18 H2 
15 N2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Considere a reação do gás nitrogênio com o gás hidrogênio 
formando amônia. A Figura a seguir mostra alguns dados da 
reação em um dado instante. Qual a geração e o consumo dos 
componentes, considere estado estacionário. 
Reator 
18 H2 
15 N2 
9 H2 
12 N2 
6 NH3 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
−
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑠
= 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
−
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑠
= 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠
 
EE 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
−
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑠
= 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠
 
EE 
Englobar em apenas um termo – diferenciando o sinal (G) 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
−
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑠
= 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠
 
EE 
Englobar em apenas um termo – diferenciando o sinal (G-gerado) 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
= 0 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
BMPc.: N2  15 - 12 + G = 0 .: G = -3 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
= 0 
18 H2 
15 N2 
9 H2 
12 N2 
6 NH3 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
BMPc.: N2  15 - 12 + G = 0 .: G = -3 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
= 0 
18 H2 
15 N2 
9 H2 
12 N2 
6 NH3 
Foram consumidos 3 mols de N2 no reator 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
BMPc.: H2  18 - 9 + G = 0 .: G = -9 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
= 0 
18 H2 
15 N2 
9 H2 
12 N2 
6 NH3 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
BMPc.: H2  18 - 9 + G = 0 .: G = -9 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
= 0 
18 H2 
15 N2 
9 H2 
12 N2 
6 NH3 
Foram consumidos 9 mols de H2 no reator 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
BMPc.: NH3  0 - 6 + G = 0 .: G = 6 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
= 0 
18 H2 
15 N2 
9 H2 
12 N2 
6 NH3 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
BMPc.: NH3  0 - 6 + G = 0 .: G = 6 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖 
𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎
 - 
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑠𝑎𝑖
+
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑖
𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
= 0 
18 H2 
15 N2 
9 H2 
12 N2 
6 NH3 
Foram gerados 6 mols de NH3 no reator 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Para estes cálculos não foi necessário o conhecimento da 
estequiometria da reação, mas nem sempre é assim. Se 
quiséssemos saber a conversão da reação por exemplo: 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Para estes cálculos não foi necessário o conhecimento da 
estequiometria da reação, mas nem sempre é assim. Se 
quiséssemos saber a conversão da reação por exemplo: 
Achar reagente limitante: 
N2 + 3H2  2NH3 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Para estes cálculos não foi necessário o conhecimento da 
estequiometria da reação, mas nem sempre é assim. Se 
quiséssemos saber a conversão da reação por exemplo: 
Achar reagente limitante: 
N2 + 3H2  2NH3 
1 mol de N2---- 3 mols de H2 
15 mol de N2---- 45 mols de H2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Para estes cálculos não foi necessário o conhecimento da 
estequiometria da reação, mas nem sempre é assim. Se 
quiséssemos saber a conversão da reação por exemplo: 
Achar reagente limitante: 
N2 + 3H2  2NH3 
1 mol de N2---- 3 mols de H2 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
Para estes cálculos não foi necessário o conhecimento da 
estequiometria da reação, mas nem sempre é assim. Se 
quiséssemos saber a conversão da reação por exemplo: 
Achar reagente limitante: 
N2 + 3H2  2NH3 
1 mol de N2---- 3 mols de H2 
15 mol de N2---- 45 mols de H2 
limitante 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo: 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑛° 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
𝑥100 
 
𝐶𝑜𝑛𝑣. 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 % =
9
18
𝑥100 = 50% 
 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo – apostila pg 101: 
Seja a desidrogenação de etano conduzida em reator contínuo, 
em estado estacionário. A reação é: 
𝑪𝟐𝑯𝟔 → 𝑪𝟐𝑯𝟒 + 𝑯𝟐 
100 mols/min são alimentados no reator e na corrente do 
produto formado a uma vazão de hidrogênio igual a 40 
mols/min. Com base nas informações fornecidas, determine as 
quantidades de etano e eteno na corrente de produto. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Exemplo – Acetonitrila 
Acrilonitrila é produzida a partir de propileno, amônia e 
oxigênio (do ar) pela reação: 
 
A alimentação é constituída de 10% de propileno, 12% de 
amônia e 78% de ar (molar). 
C3H6 + NH3 + 1,5 O2  C3H3N + 3 H2O 
(a) Identifique e quantifique eventuais reagentes em excesso e 
limitante. 
(b) Para uma base de 100 kmol/h de alimentação, sabendo que 
a conversão do propileno é de 30%, determine as vazões de 
todas as substâncias nas correntes de entrada e de saída do 
reator. 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Em processos com reciclo, a conversão pode ser informada de 
duas formas distintas: 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Em processos com reciclo, a conversão pode ser informada de 
duas formas distintas: 
Conversão 
Global 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Em processos com reciclo, a conversão pode ser informada de 
duas formas distintas: 
Conversão em relação ao processo como um todo, baseados na 
entrada e saída do processo. 
Conversão 
Global 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Em processos com reciclo, a conversão pode ser informada de 
duas formas distintas: 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massacom Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Em processos com reciclo, a conversão pode ser informada de 
duas formas distintas: 
Conversão por 
passo 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Em processos com reciclo, a conversão pode ser informada de 
duas formas distintas: 
Conversão em relação ao reator, baseados na entrada e saída do 
reator. 
Conversão por 
passo 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Reator Separador 
𝑛𝑒𝑛𝑡 𝑛𝑠𝑎𝑖 𝑛𝑒𝑛𝑡
∗ 𝑛𝑠𝑎𝑖
∗ 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Conversão Global: 
Reator Separador 
𝑛𝑒𝑛𝑡 𝑛𝑠𝑎𝑖 𝑛𝑒𝑛𝑡
∗ 𝑛𝑠𝑎𝑖
∗ 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 % =
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒑𝒓𝒐𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐 − 𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒔𝒂𝒊 𝒑𝒓𝒐𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒑𝒓𝒐𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐
𝒙𝟏𝟎𝟎 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Conversão Global: 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕 − 𝒏𝒔𝒂𝒊
𝒏𝒆𝒏𝒕
𝒙𝟏𝟎𝟎 
Reator Separador 
𝑛𝑒𝑛𝑡 𝑛𝑠𝑎𝑖 𝑛𝑒𝑛𝑡
∗ 𝑛𝑠𝑎𝑖
∗ 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 % =
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒑𝒓𝒐𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐 − 𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒔𝒂𝒊 𝒑𝒓𝒐𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒑𝒓𝒐𝒄𝒆𝒔𝒔𝒐
𝒙𝟏𝟎𝟎 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Reator Separador 
𝑛𝑒𝑛𝑡 𝑛𝑠𝑎𝑖 𝑛𝑒𝑛𝑡
∗ 𝑛𝑠𝑎𝑖
∗ 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Conversão por passe ou no reator: 
Reator Separador 
𝑛𝑒𝑛𝑡 𝑛𝑠𝑎𝑖 𝑛𝑒𝑛𝑡
∗ 𝑛𝑠𝑎𝑖
∗ 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑹𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓 % =
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒓𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓 − 𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒔𝒂𝒊 𝒓𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒓𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓
𝐱𝟏𝟎𝟎 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Conversão por passe ou no reator: 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑹𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕
∗ − 𝒏𝒔𝒂𝒊
∗
𝒏𝒆𝒏𝒕∗
𝐱𝟏𝟎𝟎 
Reator Separador 
𝑛𝑒𝑛𝑡 𝑛𝑠𝑎𝑖 𝑛𝑒𝑛𝑡
∗ 𝑛𝑠𝑎𝑖
∗ 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑹𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓 % =
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒓𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓 − 𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒔𝒂𝒊 𝒓𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓
𝒎𝒐𝒍𝒔 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒈. 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 𝒓𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓
𝐱𝟏𝟎𝟎 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Reator Separador 
75 𝑚𝑜𝑙 𝐴 75 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
100 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
75 mol B 
Exemplo – apostila 105 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Reator Separador 
75 𝑚𝑜𝑙 𝐴 75 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
100 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
75 mol B 
Exemplo – apostila 105 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 𝑨 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕 − 𝒏𝒔𝒂𝒊
𝒏𝒆𝒏𝒕
𝐱𝟏𝟎𝟎 =
𝟕𝟓 − 𝟎
𝟕𝟓
𝒙𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎% 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Reator Separador 
75 𝑚𝑜𝑙 𝐴 75 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
100 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
75 mol B 
Exemplo – apostila 105 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 𝑨 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕 − 𝒏𝒔𝒂𝒊
𝒏𝒆𝒏𝒕
𝐱𝟏𝟎𝟎 =
𝟕𝟓 − 𝟎
𝟕𝟓
𝒙𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎% 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Reator Separador 
75 𝑚𝑜𝑙 𝐴 75 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
100 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
75 mol B 
Exemplo – apostila 105 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 𝑨 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕 − 𝒏𝒔𝒂𝒊
𝒏𝒆𝒏𝒕
𝐱𝟏𝟎𝟎 =
𝟕𝟓 − 𝟎
𝟕𝟓
𝒙𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎% 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑹𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓 𝑨 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕
∗ − 𝒏𝒔𝒂𝒊
∗
𝒏𝒆𝒏𝒕∗
𝐱𝟏𝟎𝟎 =
𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟓
𝟏𝟎𝟎
𝒙𝟏𝟎𝟎 = 𝟕𝟓% 
5 - Balanço de Massa com Reação Química 
5.2 – Balanços de Massa com Reação Química 
Conversão em Sistemas com Reciclo 
Reator Separador 
75 𝑚𝑜𝑙 𝐴 75 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
100 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐴 
75 mol B 
Exemplo – apostila 105 
25 𝑚𝑜𝑙 𝐵 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 𝑨 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕 − 𝒏𝒔𝒂𝒊
𝒏𝒆𝒏𝒕
𝐱𝟏𝟎𝟎 =
𝟕𝟓 − 𝟎
𝟕𝟓
𝒙𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎% 
𝑪𝒐𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔ã𝒐 𝑹𝒆𝒂𝒕𝒐𝒓 𝑨 % =
𝒏𝒆𝒏𝒕
∗ − 𝒏𝒔𝒂𝒊
∗
𝒏𝒆𝒏𝒕∗
𝐱𝟏𝟎𝟎 =
𝟏𝟎𝟎 − 𝟐𝟓
𝟏𝟎𝟎
𝒙𝟏𝟎𝟎 = 𝟕𝟓%