REATORES 2

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2. Catálise e Reatores Catalíticos 
 
Reatores II 
Exemplos 
 
1. O gráfico ao lado se refere às concentrações de reagentes e 
produtos da reação: 
2 N2O5 → 4 NO2 + O2 
Associe as curvas A, B e C com as substâncias N2O5, NO2 e O2. 
 
 
2. O gráfico ao lado descreve a variação de energia de uma certa 
reação. Determine: 
a) O valor da entalpia dos reagentes. 
b) O valor da entalpia dos produtos. 
c) O valor da energia de ativação. 
d) O valor da energia do complexo ativado. 
e) O valor da energia da reação (variação de entalpia). 
 
 
3. Considere o gráfico ao lado: 
a) Qual a energia de ativação com catalisador? 
b) Qual a energia de ativação sem catalisador? 
c) Qual a diminuição da energia de ativação provocada pelo 
catalisador? 
d) Qual a energia liberada pela reação? 
 
 
4. A síntese de Fischer Tropsch (CO + 3 H2 → CH4 + H2O) foi estudada utilizando um catalisador comercial 0,5% 
em massa de Ru (PM = 101,1 g Ru/mol) sobre γ-Al2O3 (0,5%Ru/ γ-Al2O3). A percentagem de dispersão de 
átomos expostos no catalisador, determinada a partir de quimissorção de H2, foi de 49%. A uma pressão de 
988 kPa e uma temperatura de 475 K, uma frequência de renovação, fCH4, de 0,044 s-1 foi reportada para o 
metano. Qual é a velocidade de formação do metano, r’CH4, em mol/ g catalisador s? Considere que: rCH4
' = fCH4 
%𝐷
100
1
PMRu
%Ru
100
 
 
5. Considere a hidrogenação do etileno C2H4 + H2 → C2H6. A reação global é suposta ocorrer de acordo com a 
sequência de reações irreversíveis a seguir, as quais supomos ser elementares. 
C2H4 + H2 → C2H5* + H* 
H* + C2H4 → C2H5* 
C2H5*+ H2 → C2H6 + H* 
C2H5* + H* → C2H6 
As constates das taxas para estas quatro reações são representadas por k1, k2, k3 e k4, respectivamente. Há dois 
sítios ativos, C2H5* e H*, nesta sequência. Deduza uma equação da taxa para este mecanismo de reação. 
 
6. Considere a reação em fase gasosa A ↔ B + C, a qual segue a abordagem de Langmuir-Hinshelwood. 
Proponha um modelo conceitual, um mecanismo de reação e determine a expressão da taxa considerando 
que a adsorção seja a etapa limitante. 
2. Catálise e Reatores Catalíticos 
 
Reatores II 
7. A desidratação do butanol sobre um catalisador de alumina-sílica foi investigada por J.F.Maurer (tese de 
doutorado, Universidade de Michigan). A reação foi conduzida a 400°C, condições que a tornam irreversível, 
utilizando um reator diferencial modificado, cujos dados experimentais estão relacionados na tabela abaixo. A 
alimentação consistiu em butanol puro. 
CORRIDA 1 2 3 4 5 6 
-rA0(mol/h gcat) 0 0,275 0,50 0,77 0,77 0,50 
PA0(atm) 0 4,5 27 54 112 229 
a) Sugira um mecanismo e uma etapa limitante de velocidade que seja consistente com os dados 
experimentais. 
b) Avalie os parâmetros da lei de velocidade. 
c) No ponto em que a velocidade inicial é máxima (-rA0=0,8 mol/h gcat, PA0=90 atm), qual é a fração de 
sítios vazios? Qual é a fração de sítios ocupados por A e B? 
 
8. Acredita-se que a formação de propanol sobre a superfície de um catalisador ocorra pelo seguinte 
mecanismo: 
O2 + 2 * ↔ 2 O* 
 C3H6 + O* → C3H5OH* 
C3H5OH* ↔ C3H5OH + * 
Sugira uma etapa limitante de velocidade e deduza uma lei de velocidade. 
 
9. A lei da velocidade para a hidrogenação (H) do etileno (E) para formar etano (A) sobre o catalisador de 
cobalto-molibdênio, é: 
-rE=
kPEPH
1+KEPE
 
Sugira um mecanismo e uma etapa limitante de velocidade, consistentes com a lei de velocidade. 
 
10. O ciclohexanol reage na superfície de um catalisador para formar água e ciclohexeno, conforme a reação 
A → B + C. Os seguintes dados foram obtidos: 
EXPERIMENTO - rA ×105 (mol/L s) PA (atm) PB (atm) PC (atm) 
1 3,300 1 1 1 
2 1,050 5 1 1 
3 0,565 10 1 1 
4 1,826 2 1 5 
5 1,490 2 1 10 
6 1,360 3 5 0 
7 1,080 3 10 0 
8 0,862 1 10 10 
9 0,000 0 8 5 
10 1,370 3 3 3 
Suspeita-se que esta reação possa envolver um mecanismo de sítio duplo, mas não se tem certeza. Acredita-
se que a constante de equilíbrio de adsorção para o ciclohexanol esteja em torno de 1 e que seja 
aproximadamente uma ou duas ordens de grandeza maior do que a constante de equilíbrio para os outros 
compostos. Usando estas informações: 
a) Sugira uma lei de velocidade e um mecanismo consistente com os dados experimentais. 
b) Determine as constantes da lei da velocidade.