Questões de Concurso Sobre cinética e cálculo de reatores em engenharia química e química industrial

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Q997104 Engenharia Química e Química Industrial

            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.

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Q997103 Engenharia Química e Química Industrial

            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.

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Q997100 Engenharia Química e Química Industrial

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.

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Q1103502 Engenharia Química e Química Industrial
Os principais poluentes atmosféricos são gases tóxicos lançados pelas indústrias e pelos veículos automotivos movidos por derivados do petróleo. Muitos gases tóxicos provenientes das indústrias são desprendidos das chaminés. Um processo utilizado para retirar SO2 das emissões de fábricas é passar os gases produzidos, juntamente com ar, por uma emulsão úmida de carbonato de cálcio (CaCO3 ). Nesse processo, todo o sulfato de cálcio fica retido na cavidade interna da chaminé e, posteriormente, é retirado nos procedimentos de manutenção. A equação química a seguir representa o processo químico. CaCO3 (s) + SO2 (g) + ½O2 (g) → CaSO4 (s) + CO2 (g)
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? 
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Q1103498 Engenharia Química e Química Industrial
A ligação peptídica é a ligação que se estabelece quando ocorre reação entre dois aminoácidos, conforme a equação química descrita a seguir. Imagem associada para resolução da questão 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?
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Q1103493 Engenharia Química e Química Industrial
Uma mistura de 40% e 60% em massa de CaCO3 e MgCO3 , respectivamente, foi calcinada, formando óxidos de cálcio e magnésio e dióxido de carbono. Considerando que foram produzidos 22 gramas do CO2 , é correto afirmar:
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Q1103491 Engenharia Química e Química Industrial
Areação do óxido nítrico com hidrogênio ocorre conforme a equação química a seguir.
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:
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Q1090850 Engenharia Química e Química Industrial
Em alguns processos químicos, tanto na indústria como nos laboratórios, os reatores possuem um papel fundamental. Sua utilização varia de acordo com as necessidades.
Sendo assim, os reatores
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Q1090849 Engenharia Química e Química Industrial
As reações químicas podem ter a velocidade de reação modificada com a temperatura. Assim, Arrhenius propôs uma formulação levando em consideração a energia de ativação e o fator de frequência. Um composto a 20°C possui uma constante de velocidade igual a 5x10-4/s e possui a energia de ativação 100 kJ/mol.
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
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Q1090848 Engenharia Química e Química Industrial
Um pesquisador em seu laboratório realizou uma reação química entre dois elementos X e Y. As velocidades iniciais das reações foram colocadas na Tabela abaixo.
Imagem associada para resolução da questão

Com base nos dados da Tabela, a equação da velocidade pode ser
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Q1090808 Engenharia Química e Química Industrial
Em um sistema de descarbonatação, uma corrente gasosa de 200 kg h-1, contendo 22% m/m de CO2, é borbulhada em uma solução aquosa de Ca(OH)2 .
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
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Q1090299 Engenharia Química e Química Industrial
Uma indústria de produtos alimentícios possui um reator do tipo CSTR em um processo de mistura intensa. A função desse reator é processar a reação de hidrólise do anidrido acético (1a ordem em anidrido) com excesso de água a 25 °C e 1 atm. Essa reação está expressa abaixo:
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
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Q1090296 Engenharia Química e Química Industrial
Em um reator é realizada a hidrogenação de C2H4 . Esse reator é alimentado por duas correntes: uma com vazão de 56 kg h-1 de C2H4 e outra com vazão de 10 kg h-1 de H2. O processo opera em estado estacionário, e, na saída do reator, verifica-se que apenas o reagente limitante foi consumido por completo.
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
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Q1090278 Engenharia Química e Química Industrial
A reação elementar A → B ocorre em um reator tubular (PFR – reator com escoamento uniforme), representado pela Figura abaixo, com uma vazão volumétrica de entrada de 6 L/min. A velocidade específica de reação é 0,25 min-1.
Imagem associada para resolução da questão
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 Imagem associada para resolução da questão
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Q1090276 Engenharia Química e Química Industrial
O reator abaixo ilustra um Reator CSTR (Reator Tanque Agitado Contínuo). A reação A → B + C ocorre nesse reator. A carga inicial é alimentada com uma mistura equimolar de A e inerte à temperatura de 400 K e pressão total de 10 atm. A vazão de entrada é 8 L/s. Os dados coletados no laboratório e processados foram colocados na Tabela abaixo.
Imagem associada para resolução da questão

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
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Q1090275 Engenharia Química e Química Industrial
A Equação de Arrhenius, k = k0 exp(-E/RT), pode ser escrita na forma logarítmica gerando a expressão ln k = ln k0 – E/RT. Os dados apresentados na Tabela a seguir referem-se à reação 2A → 2B + C.
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.
Imagem associada para resolução da questão
O valor da Energia de Ativação expresso em Joules/mol é
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Q1090274 Engenharia Química e Química Industrial
O tempo espacial expressa o tempo necessário para processar um volume de reator considerando-se a alimentação do fluido nas condições de entrada. Considere um reator tubular de 200 L que é alimentado com uma vazão volumétrica de 5 L/s.
O tempo espacial, em minutos, é
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Q1090273 Engenharia Química e Química Industrial
Usando os conceitos de Entropia (S) aplicados às reações químicas, observe a reação química 2A(l) + B(s) → 2C(g). A Entropia dessa reação química varia do seguinte modo:
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Q1090265 Engenharia Química e Química Industrial
A reação de equilíbrio a seguir ocorre à pressão de 1 bar, e sua constante de equilíbrio das pressões parciais Kp (T) é igual a 1,36x10-3 na temperatura de 298 K.
NH3(g) ⇔ Imagem associada para resolução da questão
O valor correspondente de Kc (T) para essa reação no estado padrão de 1 mol L-1 é de
Dado Constante dos gases, R=0,083145 L.bar.mol-1 .K-1
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Q934231 Engenharia Química e Química Industrial


    O O2 (g) produzido na decomposição de 4,00 mol de H2O2 foi coletado a uma pressão de 1,00 atm e uma temperatura de 300 K. Posteriormente, o gás foi comprimido adiabaticamente pelo deslocamento de um pistão móvel até que a pressão interna atingisse 300 atm. Imediatamente após a compressão, a temperatura verificada foi T2.

A figura precedente mostra o gráfico do coeficiente de compressibilidade (Z) dos gases O2 e CO2 em função da pressão para a temperatura T2. Considerando a situação hipotética apresentada e as informações fornecidas, que a constante universal dos gases seja igual a 0,082 atm × L × mol-1 × K-1 , que a 300 K e 1,00 atm o O2 (g) e o CO2 (g) apresentem comportamento de gás ideal, e que a 300 atm e a uma temperatura T2 o O2 (g) e o CO2 (g) obedeçam a equação de estado de van der Waals expressa como: Imagem associada para resolução da questão  julgue o item que segue.


A partir do gráfico apresentado, conclui-se que o CO2 (g) apresenta a constante b na equação de van der Waals inferior à do O2 (g).

Alternativas
Respostas
121: E
122: C
123: E
124: D
125: D
126: X
127: A
128: C
129: D
130: E
131: B
132: B
133: C
134: A
135: E
136: B
137: E
138: A
139: D
140: E