Cinética Química - Taxa de Reação, Estequiometria e Constante de Velocidade

Obtenha uma expressão relacionando a constante de velocidade k de uma reação à uma temperatura T1 com a constante de velocidade k da mesma reação à uma temperatura T2 Lembrese o fator de frequência e a Energia de Ativação independem da temperatura Utilizando o software VLAB disponível wwweqmunisulbrprofmarcos determine a estequiometria da reação que lhe for apresentada As reações a seguir são conduzidas em um Copo de Becker imerso em um banho termo criostático Esboce gráficos qualitativos com linhas indicando cada espécie química representando a evolução da concentração com o tempo Use as grades que seguem a W2Y 2C3D CY04gmolL CW04gmolL b V2Z 12CD CV04gmolL CZ04gmolL Neyens estudou a bromação do mXileno a 17oC A reação é realizada pela introdução de pequenas quantidades de Iodo e Bromo em Xileno líquido e puro A taxa de desaparecimento do Bromo é conseguida pela remoção de amostras simples para a determinação da concentração de Bromo O Iodo serve como catalisador da reação Desde que as concentrações de Xileno e Catalisador remanescentes permanecem praticamente inalteráveis durante o curso da reação devese presumir uma expressão da taxa velocidade da seguinte forma onde k é a constante da pseudovelocidade e m a pseudoordem da reação Determine a equação da taxa pelos métodos integral e diferencial A reação ½AB C teve sua cinética investigada em um reator do tipo batelada O experimento foi conduzido em duas etapas Na primeira um experimento com excesso do reagente B foi executado CB02gmolL O segundo experimento foi executado com excesso do reagente A CA01gmolL Os experimentos visam verificar a possibilidade da reação ser elementar Os dados dos experimentos 1 e 2 foram coletados Experimento 1 Determinar a ordem pseudo e a constante de velocidade da reação para o primeiro experimento com os dados a seguir através do método diferencial Use as fórmulas de diferenças finitas Experimento 2 Determine a ordem pseudo e a constante de velocidade da reação para o segundo experimento com os dados a seguir através do método integral não usar o método diferencial Escreva a expressão completa para a taxa da reação e comente se a possibilidade de reação elementar é verdadeira Faça a análise dimensional sobre a equação da taxa para determinar a unidade da velocidade específica constante de velocidade da reação para os ítens a b e c Determinar os parâmetros cinéticos e da equação de Arrhenius para a reação irreversível A2B Produtos conduzida em fase líquida em um reator tipo batelada nas temperaturas 25C 30C e 40C Aplicar todos os métodos possíveis Os seguintes dados foram coletados 25C C i gmol L tmin C A C B 0 01000 20000 10 00579 19158 20 00344 18689 30 00208 18416 40 00127 18253 50 00077 18155 60 00048 18095 70 00029 18058 80 00018 18036 90 00011 18022 100 00007 18014 tmin C A C B 0 10000 02000 10 09844 01687 20 09723 01446 30 09627 01254 40 09550 01100 50 09487 00973 60 09434 00868 70 09389 00779 80 09352 00703 90 09319 00639 100 09291 00583 110 09267 00534 120 09245 00491 130 09226 00453 140 09210 00419 150 09195 00389 160 09181 00363 170 09169 00339 180 09158 00317 190 09149 00297 200 09140 00279 30C C i gmol L z tmin C A C B 0 01 2 10 0052664 1905329 20 0028679 1857359 30 0015888 1831776 40 0008883 1817766 50 0004992 1809984 60 0002813 1805626 70 0001588 1803176 80 0000897 1801794 90 0000507 1801014 100 0000287 1800573 tmin C A C B 0 10000 02000 10 09820 01639 20 09686 01372 30 09584 01167 40 09503 01006 50 09439 00877 60 09386 00772 70 09343 00686 80 09306 00613 90 09276 00551 100 09249 00499 110 09227 00454 120 09207 00414 130 09190 00380 140 09175 00350 150 09162 00323 160 09150 00299 170 09139 00278 180 09130 00259 190 09121 00242 200 09113 00227 40C C i gmol L tmin C A C B 0 01 2 10 0041761 1883521 20 001835 1836701 30 0008234 1816467 40 0003728 1807456 50 0001695 180339 60 0000772 1801544 70 0000352 1800704 80 0000161 1800321 90 732E05 1800146 100 334E05 1800067 tmin C A C B 0 10000 02000 10 09765 01529 20 09606 01213 30 09494 00988 40 09411 00821 50 09347 00695 60 09298 00596 70 09258 00517 80 09226 00453 90 09200 00400 100 09178 00356 110 09160 00319 120 09144 00288 130 09131 00261 140 09119 00238 150 09109 00217 160 09100 00200 170 09092 00184 180 09085 00170 190 09079 00158 200 09073 00147 Faça os gráficos quantitativos com linhas indicando cada espécie química representando a evolução da concentração com o tempo no seguinte sistema reativo em batelada 2W3Y 2D CW04gmolL CY06gmolL CD02gmolL dCW dt 001CWCY Para montar o gráfico quantitativo integre a expressão dCW dt 001CWCY lembrando que para alimentação em proporção estequiométrica CY 32CW Use a grade a seguir para desenhar o gráfico A solução com GNU Octave é program graficoevolucaoreacao Software GNU Octave 3150mEd 341 AutorMarcos Marcelino Mazzucco clear all begin clc clf t 0 20 140 CW0 4 CY 0 6 CD0 2 CE0 0 CW 1 001 CY0 CW0 t 1 CW0 Resultado da integral X CW0 CW CW0 CY CW0 CY0 CW0 3 2 X CD CW0 CD0 CW0 2 2 X plot t CW CY CD rCW gCY boCD grid on xlabel t ylabel C end Interprete os gráficos abaixo do ponto de vista cinético Considere a reação A Produtos T 2 T 1 T 2 T 1 ENC 2000 Uma regra prática diz que para cada dez graus Celsius de aumento na temperatura a velocidade de reação é duplicada Na verdade essa afirmação é válida somente para certas combinações de energia de ativação e faixas de temperatura Com base nestas observações calcule o percentual de diminuição de volume de reator caso fosse possível aumentar de 100 C para 120 C a temperatura de operação de um reator de escoamento contínuo ideal isotérmico mantendo a conversão e as outras condições de operação constantes questão de reatores químicos a ser estudada no próximo capítulo calcule a energia de ativação para essa reação Dados Informações Adicionais Lei de Arrhenius k T Ae E RT Constante universal dos gases ideais R 8314 J mol 1 K 1 r A taxa de consumo do reagente A X conversão do reagente A 10 A figura abaixo representa o comportamento da energia E para uma reação elementar A B C em função da coordenada de reação a A reação é exotérmica ou endotérmica Justifique b Esboce um gráfico de E em função de para a reação acima que permita comparar o comportamento mostrado na figura com aquele que resultaria da ação de um catalisador sobre a reação Justifique