Equilíbrio Termodinâmico em Reações Químicas

Equilíbrio termodinâmico em sistemas com reações químicas 1 Considere a reação de produção de etileno a partir da decomposição do etano 𝐶2𝐻6𝑔 𝐶2𝐻4𝑔 𝐻2𝑔 A 1000 C e 1 bar qual é a composição de equilíbrio do sistema Assuma ℎ𝑟𝑥𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 R 𝑛𝐶2𝐻6 009 𝑛𝐶2𝐻4 091 𝑛𝐻2 091 2 Considere a reação de isomerização do metilciclopentano a ciclohexano a 298 K Qual é a conversão de equilíbrio R 875 3 Ácido acético é esterificado em fase líquida com etanol a 100 C e 1 atm para produzir acetato de etila e água de acordo com a reação Considere que existe inicialmente 1 mol de ácido acético e etanol e que a solução se comporta como ideal e estime a fração molar de etil acetato na mistura no equilíbrio R 035 4 Considere a seguinte reação 3𝐻2𝑔 𝑁2𝑔 2𝑁𝐻3𝑔 a Calcule a constante de equilíbrio da reação a 298 K e 1 bar 58x105 b Calcule a constate de equilíbrio a 500 C e 1 bar considerando que ℎ𝑟𝑒𝑎çã𝑜 é constante69x105 c Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 1 bar e 500 C Considere uma mistura de gases ideais 0005 d Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 300 bar e 500 C Considere uma mistura de gases ideais 067 e Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 300 bar Use a equação de van der Waals e a Lei de fugacidade de Lewis 𝜑𝑖 𝑣 𝜑𝑖 𝑣 para contabilizar a não idealidade dos gases 033 5 Considere um sistema fechado a 1000 K evacuado em que ocorre a reação apresentada a seguir Qual é a pressão de equilíbrio do sistema Assuma que as duas fases sólidas são completamente imiscíveis A 1000K as seguintes energias de gibbs de formação são conhecidas em kJmol 𝑔𝑓1000𝐾 0 𝐶𝑎𝐶𝑂3 95125 𝑔𝑓1000𝐾 0 𝐶𝑎𝑂 53109 𝑔𝑓1000𝐾 0 𝐶𝑂2 39581 R 0053 bar 𝐶𝑎𝐶𝑂3𝑠 𝐶𝑎𝑂𝑠 𝐶𝑂2𝑔 6 Um sistema de craqueamento de nbutano para produzir olefinas opera a 750 K e 12 bar Duas reações ocorrem nessas condições 𝐶4𝐻10 𝐶2𝐻4 𝐶2𝐻6 𝐶𝐻2𝐶5𝐻9𝑙 𝐶6𝐻12𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑙 𝐶2𝐻5𝑂𝐻𝑙 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶2𝐻5𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐶4𝐻10 𝐶3𝐻6 𝐶𝐻4 Se as reações atingem o equilíbrio qual é a composição do sistema 𝑦𝐶4𝐻10 00010 𝑦𝐶2𝐻4 𝑦𝐶2𝐻6 00534 𝑦𝐶3𝐻6 𝑦𝐶𝐻4 04461 7 Considere a reação apresentada a seguir para responder as perguntas Considere que a alimentação é composta por 1 mol de gas carbônico e 1 mol de hidrogênio 𝐶𝑂2𝑔 𝐻2𝑔 𝐶𝑂𝑔 𝐻2𝑂𝑔 a Determine a composição de equilíbrio a 1000K e 1 bar 𝑦𝐶𝑂 𝑦𝐻2𝑂 027 𝑦𝐶𝑂2 𝑦𝐻2 023 b Determine a composição de equilíbrio a 1000K e 500 bar Considere que a constante de equilíbrio a 1000 K é 0693 8 Considere a reação apresentada a seguir 𝐶𝐻4𝑔 𝐶𝑠 2𝐻2𝑔 Calcule a composição de equilíbrio a 1 bar e 700 C Considere que a constante de equilíbrio a 700 C é igual a 7403 𝑦𝐶𝐻4 0108 𝑦𝐻2 0892 9 Considere o sistema de reações independentes apresentado 𝐶𝐻4 𝐻2𝑂 𝐶𝑂 3𝐻2 𝐶𝐻4 2𝐻2𝑂 𝐶𝑂2 4𝐻2 a Se a alimentação é uma corrente composta por metano e água em uma proporção de 4 moléculas de água para 1 molécula de metano e o sistema opera a 1 bar calcule a composição de equilíbrio a 600 K 𝑦𝐶𝐻4 017 𝑦𝐻2 0087 𝑦𝐻2𝑂 0722 𝑦𝐶𝑂 0 𝑦𝐶𝑂2 0022 10 Determine o número de graus de liberdade para cada um dos sistemas indicados a Um sistema contendo dois compostos imiscíveis que não reagem quimicamente e que existem como azeótropos no equilíbrio líquidovapor 𝜏 2 b Um sistema composto por CaCO3 em decomposição de acordo com a reação abaixo em um recipiente evacuado 𝜏 1 𝐶𝑎𝐶𝑂3𝑠 𝐶𝑎𝑂𝑠 𝐶𝑂2𝑔 c Um sistema composto por NH4Cl em decomposição de acordo com a reação abaixo em um recipiente evacuado 𝜏 1 𝑁𝐻4𝐶𝑙𝑠 𝑁𝐻3𝑔 𝐻𝐶𝑙𝑔 d Um sistema contendo os gases CO CO2 H2 H2O e CH4 em equilíbrio químico de acordo com as reações de formação apresentadas abaixo 𝜏 4 𝐶 1 2 𝑂2 𝐶𝑂 𝐶 𝑂2 𝐶𝑂2 𝐻2 1 2 𝑂2 𝐻2𝑂 𝐶 2𝐻2 𝐶𝐻4