ITA 2021: Um reator químico, projetado com uma válvula de alívio de pressão que é acionada a 8,5 atm

ITA 2021: Um reator químico, projetado com uma válvula de alívio de pressão que é acionada a 8,5 atm

ITA 2021: Um reator químico, projetado com uma válvula de alívio de pressão que é acionada a 8,5 atm, contém uma mistura gasosa composta por quantidades iguais de um reagente (A) e de uma substância inerte (B), a 10ºC e 2 atm. Ao elevar rapidamente a temperatura do reator para 293ºC, o reagente A começa a se decompor de acordo com a seguinte equação estequiométrica genérica:

2A(g) → 3C(g) + 4D(g) + E(g)

Sabendo que a velocidade de consumo de A nessa temperatura é dada por vA = – 0,25 x (PA)⁰ (em atm.h⁻¹), onde PA corresponde à pressão parcial da substância A, responda:

a) Após quanto tempo de reação a válvula de alívio é acionada?

b) Quais as pressões parciais de cada espécie (A, B, C, D e E) presente no reator no momento do acionamento da válvula de alívio?

c) Assumindo 100% de rendimento da reação, qual a quantidade máxima de mistura gasosa que pode ser adicionada ao reator sem que a válvula de alívio seja acionada?

QUESTÃO ANTERIOR:

- ITA 2021: Três regiões industrializadas apresentaram as seguintes concentrações (em partes por milhão em volume) de óxidos gasosos em suas atmosferas

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

Decomposição de A:

Para que a válvula seja acionada, Ptotal = 8,5 atm

Ptotal = PA + PB + PC + PD + PE

8,5 = 2 – 2x + 2 + 3x + 4x + x ∴ x = 0,75 atm

Consumo de A: 2 . 0,75 atm = 1,5 atm

1h –––– 0,25 atm

y –––– 1,5 atm

∴ y = 6h

b) Usando a tabela da decomposição de A, temos:

PA = (2 – 1,5) atm = 0,5 atm

PB = 2 atm

PC = 3 . 0,75 atm = 2,25 atm

PD = 4 . 0,75 atm = 3 atm

PE = 0,75 atm

c) Para que a válvula não seja acionada, todo o A deve ser consumido, portanto, a pressão não deve atingir 8,5 atm.

PTotal = P + 1,5P + 2P + 0,5P = 5P

Limite de abertura da válvula:

5P = 8,5 atm ∴ P = 1,7 atm

293°C: Pmistura = 3,4 atm

10°C: Pmistura = 1,7 atm (pressão inicial máxima)

Nota: O enunciado pede a quantidade máxima em mols da mistura gasosa, mas não é possível fornecê-la, pois o volume do reator não foi fornecido.

PRÓXIMA QUESTÃO:

- ITA 2021: O poder calorífico é um indicativo do potencial energético dos combustíveis, sendo que a diferença entre o poder calorífico superior (PCS) e o poder calorífico inferior (PCI) equivale à energia necessária para a vaporização da água formada numa reação de combustão completa.

QUESTÃO DISPONÍVEL EM:

- Prova ITA 2021 (2ª Fase) com Resolução

REDAÇÃO:

- Redação ITA 2021: Que liberdade nos resta no século XXI?