O documento apresenta uma lista de exercícios sobre cinética química e cálculo de reatores para uma disciplina de engenharia química. Os exercícios envolvem cálculos de velocidade de reação, constante de velocidade, ordem de reação, energia de ativação e projeto de reatores químicos para diferentes reações químicas em diferentes condições.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO TECNOLÓGICO
DEPARTAMENTO DE ENG. QUÍMICA E ENG. DE ALIMENTOS
EQA 5408 – Cálculo de Reatores I
Prof..: Humberto Jorge José
Lista de Exercícios 1 – Cinética
1- Para uma reação de 1a ordem a volume constante, em dadas condições de operação, a
conversão 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 são
mantidas 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°C
foram obtidos os seguintes dados:
t (s) 0 60 360 600 1200 1500
P (mmHg) 55 60 79 89 102 105
A partir destes dados, calcule a ordem da reação e sua constante específica de
velocidade.
5 – A reação 2A B + C + D, foi conduzida isotermicamente em um reator
descontínuo de volume constante. Partindo-se do reagente puro e nas CNTP, foram
obtidos 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 1,35
Obtenha a ordem e a velocidade específica da reação.

2. 1- A reação entre a trimetilamina e o iodeto de metila se dá a 20ºC
(C2H5)3N + CH3I → CH3(C2H5)3NI
Partindo de Concentrações iniciais iguais a 0,224 mol/l , acompanhou-se a reação
titulando 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 0,084
2- Com o objetivo de se estudar o decaimento fotoquímico do bromo aquoso na luz
do sol, uma pequena quantidade de bromo líquido foi dissolvido em água contida
em uma bateria de jarros de vidro, e colocada diretamente na luz do sol. Os
seguintes 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 0,44
Determine a velocidade da reação para ordem zero, primeira ou segunda ordem, e
calcule 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 atm
de 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 8
atm e a pressão inicial é de 5 atm. Sabe-se que a pressão do inerte é de 2 atm. A reação é
de 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 reator
diferencial de leito empecotado. Dos dados abaixo, determine os parâmetros da equação
da taxa de reação:
(-rA) = k0 exp (-Ea/RT) CAn

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 0,06 950
6- A reação irreversível de isomerização
A → B
Foi realizada em um reator de batelada e os seguintes dados de concentração x tempo
foram 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 0,008
Determine 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/l
8- Na reação A+B ⇔ C, a energia de ativação Eda da reação, no sentido da produção de
C, é diminuída de 20 kJ mol - 1 °C - 1 ao se adicionar um catalisador. Mostre como a
energia de ativação E ia da reação, no sentido inverso, é influenciada pela adição do
mesmo
catalisador.
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).