Equilíbrio Químico em Reações - Termodinâmica para Engenharia Química - Lista de Exercícios

Termodinâmica para Engenharia Química Professor Daniel Loureiro Questionário 3 Equilíbrio em Reações Químicas Questão 1 Considere a reação do CrCl2 com o H2 formando Cr sólido como se segue CrCl2 s H2 g Cr s 2HCl g A T 632C K 198 x 105 A T 806C K 112 x 103 Responda às seguintes questões a A partir desses dados calcule a entalpia da reação b Numa tentativa de aumentar a extensão da reação ξ a temperatura da reação é elevada para 1000C mantendose a pressão em 1 bar No equilíbrio quanto Cr é produzido para cada mol de H2 na alimentação c Além disso você deseja aumentar a extensão da reação variando a pressão Você aumentaria ou diminuiria a pressão Justifique a sua resposta Questão 2 Ácido acético é esterificado na fase líquida com etanol a 100C e na pressão atmosférica para produzir acetato de etila e água de acordo com a reação CH3COOH l C2H5OH l CH3COOC2H5 l H2O l Considerado que inicialmente há um mol de ácido acético e um mol de etanol estime a fração molar de acetato de etila na mistura reacional no equilíbrio Questão 3 O craqueamento de propano é uma rota para a produção de olefinas leves Suponha que duas reações de craqueamento ocorram em um reator contínuo em regime estacionário C3H8 g C3H6 g H2 g C3H8 g C2H4 g CH4 g Calcule a composição do produto se as duas reações alcançam o equilíbrio a 12 bar e a 750 K b 1000 K e c 1250 K Questão 4 O acetato de butila é empregado como flavorizante de balas doces e biscoitos Uma das rotas para sua síntese é a partir do acetato de metila e do butanol processada em fase líquida em reator agitado A reação completa é dada por Acetato de metila butanol metanol acetato de butila e a constante de equilíbrio pode ser calculada a partir da seguinte equação empírica 07394exp 710 K RT Onde R 8314 JmolK e T está em K Se inicialmente o reator foi alimentado com 5 mol de acetato de metila e 5 mol de butanol determine a temperatura do reator para que a quantidade de acetato de butila no equilíbrio seja de 25 mol Questão 5 Uma fábrica produz metanol a partir da reação de equilíbrio CO2 3H2 CH3OH H2O em fase vapor A reação emprega catalisadores para acelerar a reação e o engenheiro responsável pela área falou que são utilizados grandes reatores com pressões baixas para favorecer a produção do metanol O engenheiro também afirmou que as paredes do reator são revestidas com sílica que adsorve seletivamente parte da água que sai do meio reacional e que isso favorece ainda mais o deslocamento da reação para produção de metanol Por fim o reator é revestido com uma manta responsável por manter a temperatura baixa visto que a reação é levemente exotérmica O que há de errado com a operação deste reator do ponto de vista termodinâmico Justifique a sua resposta Questão 6 Determine a constante de equilíbrio e a concentração no equilíbrio das espécies químicas para as seguintes condições as condições padrão são de 1 bar e 25C a PCl5 PCl3 Cl2 fase gasosa pressão de 1 bar temperatura de 350 K e inicialmente com 5 mol de PCl5 2 mol de PCl3 e 1 mol Cl2 fHkJmol fGkJmol PCl5 3749 3050 PCl3 2271 2678 Cl2 0 0 b Etanol ácido acético acetato de etila água fase líquida temperatura de 50C e inicialmente com 1 mol de etanol e 1 mol de ácido acético fHkJmol fGkJmol Etanol 2776 1748 Ácido acético 4844 3902 Acetato de etila 4793 3327 Água 2858 2371