Questões de Concurso
Sobre cinética e cálculo de reatores em engenharia química e química industrial
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Considere que uma determinada indústria afirma que utiliza gás natural como combustível para a operação de uma caldeira em sua planta. No entanto, a análise da amostra dos gases da chaminé, logo após a caldeira, revela que há emissão de SO2 , indicando que o combustível utilizado não é gás natural.
Para a determinação do tipo de combustível, foram disponibilizadas as informações presentes nas seguintes tabelas.
Dados: Massas molares C = 12 g/mol; H = 1 g/mol e S = 32 g/mol.
Considerando que o combustível seja composto apenas
por carbono, hidrogênio e enxofre, o óleo utilizado na
caldeira, de acordo com os dados da tabela II, é o de
número
Indústrias que operam com compostos sulfurados geralmente geram ácido sulfídrico (H2S), um gás altamente irritante para os olhos e vias respiratórias, além de possuir um odor desagradável de ovo podre. O processo Claus é uma alternativa para o tratamento desse poluente. Nele, parte do H2S é queimado em uma fornalha para se produzir SO2 , conforme apresentado na equação 1 a seguir.
H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O (1)
Os gases que saem da fornalha são misturados à outra parte de H2S e são alimentados em um reator catalítico, onde o enxofre elementar é formado, conforme equação 2 a seguir.
2H2S + SO2 → 2H2O + 3S (2)
Com base nesse processo, é correto afirmar que
O gráfico a seguir representa o inverso da velocidade de reação em função da conversão, para análise da disposição mais adequada de dois reatores de mistura completa, em série e com volumes diferentes.
Tendo como referência esse gráfico, julgue o próximo item, a respeito de reatores químicos.
Se o processo reativo em questão acontecesse em dois
reatores em série de mistura completa (CSTR, completely
stirred tank reactor), para uma ordem de reação acima da
unidade, a configuração mais adequada e, portanto, com
menor volume total, corresponde, primeiramente, ao reator
de maior volume, seguido do reator de menor volume.
O gráfico a seguir representa o inverso da velocidade de reação em função da conversão, para análise da disposição mais adequada de dois reatores de mistura completa, em série e com volumes diferentes.
Tendo como referência esse gráfico, julgue o próximo item, a respeito de reatores químicos.
Para sistemas que operem nas mesmas condições de
alimentação, se os reatores têm igual volume em operação
isoterma, na ocorrência de uma reação A→P de primeira
ordem, a conversão obtida com um sistema de fluxo
empistonado é maior que com um sistema reacional de
mistura perfeita.
Com relação aos processos termodinâmicos que envolvem liberação e aproveitamento de energia, julgue o item que se segue.
Um processo reativo A→B, que apresenta um decaimento da
concentração do reagente A ajustável a um polinômio de
primeiro grau obedece a uma cinética de primeira ordem.
Considere, em um sistema ideal, que uma chaminé recebeu 2,4 x 1019 moléculas de SO2 que foram misturadas com 10 g do carbonato de cálcio. Nessas condições, quantos miligramas, aproximadamente, de sulfato de cálcio ficariam retidos na chaminé?
Considere que 2 mols de molécula do aminoácido I são adicionados para reagir com 1 mol de molécula do aminoácido II.
Quando o equilíbrio químico é estabelecido (equilíbrio 1), 20% do aminoácido I é consumido. Em seguida, adicionou-se
certa quantidade de mols de molécula do aminoácido II, e 10% do aminoácido I foi consumido até reestabelecer um novo
equilíbrio (equilíbrio 2).
Nessas condições, qual é a razão aproximada entre o primeiro e segundo equilíbrios?2H2 (g) + 2NO (g) → N2(g) + 2H2O (g)
Para compreender a velocidade da reação química em função das concentrações dos reagentes, um técnico realizou os seguintes experimentos.
Experimento 1 – Quando dobrou a concentração do gás hidrogênio e reduziu à metade a concentração do óxido nítrico, a velocidade da reação dobrou.
Experimento 2 – Quando quadruplicou a concentração do gás hidrogênio e dobrou a concentração do óxido nítrico, a velocidade da reação química quadruplicou.
A partir dessas informações, é correto afirmar que a expressão matemática da Lei de Velocidade é representada por:
Sendo assim, os reatores
Se a decomposição desse composto ocorre a 27°C, o valor aproximado da constante de velocidade, em s-1, é
Dados R = 8,31 J/mol.K ln (5x10-4 ) = -7,6
Com base nos dados da Tabela, a equação da velocidade pode ser
Sendo o rendimento da reação igual a 90%, a taxa de formação de CaCO3, em kg h-1 , corresponde a
Dados Massa molar do CO2 : 44 g mol-1 Massa molar do CaCO3 : 100 g mol-1
C4H6O3 + H2 O → 2 CH3COOH
A reação deverá produzir 20 kg/h de ácido acético, a constante de velocidade é aproximadamente 0,05 min-1 , a concentração inicial de anidrido acético é de 100 g/L, e a conversão, de 80%.
O volume aproximado, em litros, desse reator é
Dados Massa Molar do Ácido Acético (CH3COOH) = 60 g/mol Massa Molar do Anidrido Acético (C4H6O3 ) = 102 g/mol
Em uma etapa posterior, o reagente em excesso que não participou da reação é recuperado, sendo completamente separado do produto formado. A vazão de reagente recuperado, em kg h-1, é igual a
Dado Massas molares: C2H4 : 28 g mol-1, H2 : 2g mol-1
O volume do reator necessário para reduzir a concentração de saída a 20% da concentração de entrada é, aproximadamente,
Dado In 0,2 = -1,609
Usando os dados da Tabela e utilizando a Lei dos Gases Ideais, conclui-se que o volume do reator CSTR (em litros) necessário para alcançar uma conversão de 80% é
T (°C) T (K) K (L mol-1 s-1) ln k 161,63 434,78 148,42 5,00 104,20 377,35 1 0 60,18 333,33 0,0067 -5,0
A partir desses dados plotados na Figura abaixo, calcula-se a Energia de Ativação desta reação.
O valor da Energia de Ativação expresso em Joules/mol é
O tempo espacial, em minutos, é
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