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Aula 2.04 - Estequiometria com reagente em excesso

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Luis Peffi

on 10 March 2016

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Transcript of Aula 2.04 - Estequiometria com reagente em excesso

Na maioria dos processos industriais, para garantir o máximo rendimento, emprega-se um ou mais reagentes em quantidades superiores àquelas previstas pela estequiometria
Por quê?
MOTIVOS PARA A UTILIZAÇÃO DE UM DOS REAGENTES EM EXCESSO
Aumentar o rendimento

Acelerar a reação
Temos então dois tipos de reagentes em uma reação
Colocado em quantidade superior a estequiométrica para garantir que a reação aconteça
Sua quantidade determina ou limita a quantidade de produto formada
O excesso de um reagente é sempre calculado com relação à quantidade do reagente limite empregada na reação. Normalmente, o excesso de reagente fica misturado ao produto ao final da reação
Num processo de produção de amônia, 20 mol de nitrogênio gasoso (N2) são misturados num reator com 40 mol de hidrogênio gasoso (H2) contendo um catalisador, à pressão p e temperatura T, obtendo-se 24 mol de amônia gasosa (NH3). Determine:

a) o reagente em excesso;

b) a porcentagem em excesso;

c) o grau de complementação da reação (rendimento);

d) o grau de conversão dos reagentes.

A quantidade alimentada de reagentes é aquela realmente colocada para a reação
Há muitas formas de avaliar qual reagente está em excesso e qual reagente limita a quantidade de produto formada. A forma mais pratica é pela comparação entre os quocientes reacionais (r):
Assim aquele que apresentar o maior valor será o reagente em excesso e o outro o reagente limitante
Como foi dito a quantidade de excesso depende da quantidade de reagente limitante que se tem disponível na reação. A partir dessa quantidade determinamos qual seria a quantidade teoricamente necessária do reagente em excesso para consumir todo o reagente limitante segundo a estequiometria.
Após calculada a quantidade de reagente em excesso teórico (nREteo) podemos calcular a %REexc através da expressão:
RE RL
OBS:
essa quantidade não é necessariamente proporcional a relação estequimétrica
RE RL
RE RL
Para nosso exemplo teremos:
Para realizarmos o calculo do rendimento da reação devemos saber quanto foi realmente consumido de reagente limitante, ou seja, antes temos que saber quanto de produto foi formado. No exemplo digamos que foram formados 24 moles de NH3. e calculamos por:
Para nosso exemplo teremos:
O grau de conversão dos reagentes é outra grandeza importante para avaliação da performance de uma reação. Essa grandeza nos mostra o quanto de cada reagente foi convertido a produto, ou seja, é calculado para cada um dos reagentes.
Para o calculo usamos a seguinte expressão:
Notem que quando calculamos o CGA para o reagente limitante teremos:
Para nosso exemplo teremos:
RE RL
RE RL
Ao Final de uma reação temos uma mistura de reagentes e produtos.
Estarão misturados o que foi formado de produto junto com o que sobra de reagentes, ou seja:
Ex. 4.22. Brown - Se 6,2 mols de alumínio (Al) e 3,4 mols de Óxido de ferro III (Fe2O3) são misturados, qual o reagente limitante?
Qual massa de NO(g) formada quando 10,0g de Cu reagem com 115g de HNO3?
Ex.4.32. Brown - O cobre reage com ácido nítrico na seguinte reação:
Ex.4.46.Brown - A produção industrial de hidrogênio gasoso usa a reação apresentada a seguir. Se 1,00t de propano reagirem com excesso de vapor d'água produz 270kg de H2. Qual o rendimento percentual?
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