51187144 lista-de-exercicios-1-cinetica

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  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINACENTRO TECNOLÓGICODEPARTAMENTO DE ENG. QUÍMICA E ENG. DE ALIMENTOSEQA 5408 – Cálculo de Reatores IProf..: Humberto Jorge JoséLista de Exercícios 1 – Cinética1- Para uma reação de 1a ordem a volume constante, em dadas condições de operação, aconversão atinge 40% em 50 min. a) Qual é o valor da constante específica de velocidade da reação em l/s? b) Em quantos minutos a conversão será de 80%?2 – Calcule a variação percentual de volume para as reações abaixo, nas quais sãomantidas a temperatura e a pressão constantes. a) A 40% de conversão de H2 em HI, partindo-se de uma mistura equimolar de H2 e I2 . b) 90% de conversão de acetaldeído para formar metano e monóxido de carbono a partir de uma mistura constituída de 60% de acetaldeído e 40% de inertes. c) 80% de conversão do reagente A puro em C com a equação estequiométrica A 3C , a partir de 5 moles de uma mistura gasosa constituída de 70% de A e de 30% de inertes.3 – A partir dos dados experimentais abaixo: k (l/min) 0,001 0,050 T (°C) 0,00 100,00 a) Determine a energia de ativação e o fator de freqüência b) Elabore um gráfico de k como função de T (Eq. de Arrhenius)4 – A reação química da equação estequiométrica C2H5NH2 (g) C2H4 (g) + NH3 (g)foi acompanhada medindo-se a pressão total em função do tempo. A 500°Cforam obtidos os seguintes dados: t (s) 0 60 360 600 1200 1500 P (mmHg) 55 60 79 89 102 105A partir destes dados, calcule a ordem da reação e sua constante específica develocidade.5 – A reação 2A B + C + D, foi conduzida isotermicamente em um reatordescontínuo de volume constante. Partindo-se do reagente puro e nas CNTP, foramobtidos os seguintes dados: t (s) 0 1,20 1,95 2,90 4,14 5,70 8,10 P (mmHg) 1,0 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35Obtenha a ordem e a velocidade específica da reação.
  2. 2. 1- A reação entre a trimetilamina e o iodeto de metila se dá a 20ºC (C2H5)3N + CH3I → CH3(C2H5)3NIPartindo de Concentrações iniciais iguais a 0,224 mol/l , acompanhou-se a reaçãotitulando com tetracloreto de carbono e determinando a concentração da amina não-reagida, de acordo com a tabela abaixo. Determine a velocidade específica da reação.Desenvolva as expressões em termos de grau de conversão, X. t mim 10 40 90 150 300 CA mol/l 0,212 0,183 0,149 0,122 0,0842- Com o objetivo de se estudar o decaimento fotoquímico do bromo aquoso na luzdo sol, uma pequena quantidade de bromo líquido foi dissolvido em água contidaem uma bateria de jarros de vidro, e colocada diretamente na luz do sol. Osseguintes dados foram obtidos: T=25ºC t [min] 10 20 30 40 50 60 ppm Br2 2,45 1,74 1,23 0,88 0,62 0,44Determine a velocidade da reação para ordem zero, primeira ou segunda ordem, ecalcule a constante da velocidade da reação na unidade de sua escolha.3- Uma reação homogênea gasosa A → 2,5B é efetuada num reator de bancada a 2 atmde pressão, adicionando 20% de inerte. Em 20 minutos, o volume aumenta 50%.a) Det. a velocidade específica de reação(1ªordem)b) Det. o tempo necessário, sabendo-se que, num sistema fechado, a pressão final é de 8atm e a pressão inicial é de 5 atm. Sabe-se que a pressão do inerte é de 2 atm. A reação éde 1ª ordem.4- Se para uma reação a constante da velocidade k = 0,2 dm6/s.mol2 a 25ºC, e o fator de frequência k0 = 2,0∗1012 l2/s.gmol2,calcule a energia de ativação Ea. Qual é a velocidade especifica da reação a 100ºC ?5- A decomposição térmica do isocianato isopropílico foi estudada em um reatordiferencial de leito empecotado. Dos dados abaixo, determine os parâmetros da equaçãoda taxa de reação: (-rA) = k0 exp (-Ea/RT) CAn
  3. 3. Experimento Taxa Concentração Temperatura (mol/s.dm3) (mol/dm3) (K) 1 4,9x10-4 0,2 700 2 1,1x10-4 0,02 750 3 2,4x10-3 0,05 800 4 2,2x10-2 0,08 850 5 1,18x10-1 0,1 900 6 1,82x10-2 0,06 9506- A reação irreversível de isomerização A → BFoi realizada em um reator de batelada e os seguintes dados de concentração x tempoforam obtidos: t (min) 0 5 8 10 12 15 17,55 20 CA (mol/dm3) 4,0 2,25 1,45 1,0 0,65 0,25 0,06 0,008Determine a ordem e a taxa específica da reação.7-A reação em fase aquosa A → R + S ocorre da seguinte forma: t (min) 0 36 65 100 160 ∞ CA (mol/l) 0,1823 0,1453 0,1216 0,1025 0,0795 0,0494 Com: CA0 = 0,1823 mol/l CR0 = 0 CS0 = 55 mol/l8- Na reação A+B ⇔ C, a energia de ativação Eda da reação, no sentido da produção deC, é diminuída de 20 kJ mol - 1 °C - 1 ao se adicionar um catalisador. Mostre como aenergia de ativação E ia da reação, no sentido inverso, é influenciada pela adição domesmocatalisador. Fogler, H. Scott, Elements of Chemical Reaction Engineering, 3rd ed., Prentice Hall (1999) Levenspiel, O. , Engenharia das Reações Químicas; 3ª edição, Edgard Blücher, São Paulo (2000). Schmal, M. , Cinética Homogênea Aplicada à Calculo de Reatores;Guanabara Dois, Rio de Janeiro, (1982). Hill Jr, C.G. , An Introduction to Chemical Engeneering: Kinetics and Reactor Design John Wiley and Sons, New York (1977).

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