Análise Termodinâmica de Reações Químicas e Cálculos de Constantes de Equilíbrio

Equilíbrio termodinâmico em sistemas com reações químicas Balanço molar cálculo do calor de reação e cálculo de K 1 A reação abaixo ocorre em um sistema que contém inicialmente 2 mols de metano 1 mol de água e 4 mols de hidrogênio Determine a expressão para as frações molares de todos os componentes em função do grau de avanço da reação 𝐶𝐻4 𝐻2𝑂 𝐶𝑂 3𝐻2 2 Considere um sistema em que ocorrem as seguintes reação 𝐶𝐻4 𝐻2𝑂 𝐶𝑂 3𝐻2 1 𝐶𝐻4 2𝐻2𝑂 𝐶𝑂 4𝐻2 2 Se 2 mols de metano e 3 mols de água estão presentes inicialmente no sistema determine a expressão para as frações molares de todos os componentes em função do grau de avanço da reação 1 𝜀1 e da reação 2 𝜀2 3 Considere a seguinte reação 𝐶𝐻4 𝐻2𝑂 𝐶𝑂 3𝐻2 Calcule a entalpia padrão de reação a 25 C e determine se a reação é exotérmica ou endotérmica R 2061 kJmol 4 Calcule a constante de equilíbrio a 298 K para R K469 5 Calcule a constante de equilíbrio da seguinte reação a a 298 K R K24171012 b a 1200 C considerando que ℎ𝑟𝑥𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 R K25104 6 Considere a reação abaixo utilizada em células de combustível para converter metanol em hidrogênio 𝐻2𝑂𝑔 𝐶𝐻3𝑂𝐻𝑔 𝐶𝑂2𝑔 3𝐻2𝑔 A reação ocorre a 60 C e pressão baixa com uma alimentação contendo o dobro de água em relação ao metanol O grau de avanço da reação é de 087 Considere como base de cálculo que a quantidade inicial de metanol é de 1 mol a Quantos mols de 𝐻2 podem ser produzidos por mol de metanol na alimentação b Qual é a fração molar de 𝐻2 c Calcule a constante de equilíbrio da reação a 60 C Considere que ℎ𝑟𝑒𝑎çã𝑜 0 não varia com a temperatura R a 261 mols b055 c 3744 𝐻2𝑂𝑔 𝐶𝐻3𝑂𝐻𝑔 𝐶𝑂2𝑔 3𝐻2𝑔 2𝑁𝑂𝑔 𝑂2𝑔 2𝑁𝑂2𝑔 7 Formaldeído pode ser produzido de acordo com a reação abaixo 𝐶𝐻4𝑂𝑔 𝐶𝐻2𝑂𝑔 𝐻2𝑔 a Qual é a constante de equilíbrio a 25 C Nessas condições é possível obter um rendimento alto de produto R 764 1010 b Considere que a reação ocorre a 600 C e 1 bar Calcule a constante de equilíbrio i assumindo ℎ𝑟𝑥𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 e ii assumindo ℎ𝑟𝑥𝑛 ℎ𝑟𝑥𝑛 𝑇 R 463 867 8 Aldeído acético pode ser produzido a partir da desidrogenação de etanol de acordo com a reação abaixo 𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝐻𝑔 𝐶𝐻3𝐶𝐻𝑂𝑔 𝐻2𝑔 a Calcule a constante de equilíbrio a 25 C R 113043 107 b Calcule o calor de reação a 25 C A reação é exotérmica ou endotérmica R 68910 𝐽𝑚𝑜𝑙 c Considerando que o calor de reação não varie muito com a temperatura calcule a constante de equilíbrio a 550 C R 753 d A hipótese considerada na letra c de que o calor de reação não varia com a temperatura é aceitável Justifique R sim o calor de reação pode ser considerado constante com a temperatura Dados capacidade calorífica molar de gás ideal para as espécies puras presentes nessa reação são 118 JmolK para o etanol 90 Jmol K para o aldeído acético e 30 JmolK para o hidrogênio 9 A constante de equilíbrio da reação em fase gasosa 2𝐴𝑔 3𝐵𝑔 2𝐶𝑔 é experimentalmente determinada como 𝐾 𝑎𝑒𝑏𝑇 com 𝑏 1200 𝐾 e 𝑎 105 Calcule 𝐺𝑟𝑥𝑛 𝐻𝑟𝑥𝑛 e 𝑆𝑟𝑥𝑛 a 25 C R 185473 𝐽 𝑚𝑜𝑙 99768 𝐽 𝑚𝑜 9572 𝐽𝑚𝑜𝑙