Questão 9

ITA 2024

Química

(ITA - 2024)

Seja a reação $A overset{k_{1}}{ ightarrow} B$ , que apresenta lei de velocidade de primeira ordem (em relação a A) e constante de velocidade k₁ igual a $5 imes 10^{-4}s^{-1}$ a 300 K. A reação reversa, $B overset{k_{2}}{ ightarrow} A$ , também é de primeira ordem (em relação a B) e, a 300 K, tem uma constante de velocidade k₂ igual a um milésimo de k1. A constante de velocidade total em direção ao equilíbrio é dada pela soma das constantes de velocidade direta e reversa, e para cada aumento de 10 K na temperatura, os valores de k₁ são duplicados e os de k₂ são quadruplicados.

Deseja-se realizar essa reação buscando a máxima constante de velocidade total possível, mas utilizando um reator limitado a uma temperatura de trabalho de até 500 K, e mantendo um rendimento mínimo de 24,41%, representado por $frac{[B]eq} {[A]eq}geq frac{1}{4,096}$ . Com base nessas restrições, determine:

a) qual das propriedades constitui o limitante para a operação do reator, a temperatura ou o rendimento;

b) o valor numérico da temperatura de operação;

c) o valor numérico do rendimento de operação;

d) se a constante de velocidade total na condição de operação supera o valor de 10 s^-1.

Gabarito:

Resolução:

a) qual das propriedades constitui o limitante para a operação do reator, a temperatura ou o rendimento;

$Aoverset{k_1}{ ightarrow}B::::::k_1 = 5 cdot 10^{-4} s^{-1}, 300K$
$Boverset{k_2}{ ightarrow}A::::::k_2=frac{k_1}{10^3}, k_2=5cdot10^{-7}s^{-1}, 300K$