Calcule a vazão volumétrica de ar (em L/min a 300 K e 1 atm) necessária para obter-se a combustão completa de uma mistura com vazão molar de 10 mol/min com 40% (mol/mol) de etano e 60% (mol/mol) de propano. Considere que o ar é uma mistura de gases ideais contendo 20% de oxigênio em porcentagem molar.
Dois experimentos foram realizados para elucidar a cinética de uma determinada reação química. No experimento em que a reação foi conduzida à temperatura T1, a velocidade específica de reação foi k1 e no experimento em que a reação foi conduzida à temperatura T2, a velocidade específica de reação foi k2. Assinale a alternativa que contém uma estimativa para a energia de ativação de reação, segundo o modelo de Arrhenius, e usando os únicos dois dados experimentais disponíveis.
Ao processo de combustão do etanol em um reator foram adicionados 20% de oxigênio em excesso, garantindo, dessa forma, a completa combustão desse composto orgânico. Sabendo-se que foram introduzidos 100 kmol de etanol como carga do reator, conclui-se que, na reação envolvida no processo,
Ar úmido a 75 oC, 1 bar e 30% de umidade relativa é alimentado com uma vazão de 1.000 m3/h em um processo químico. Considerando-se o gás ideal, a constante universal dos gases igual a 0,0831 m3.bar/kmol.K e que a pressão de vapor da água a 75 oC é 0,386 bar, a vazão molardo ar seco, em kmol/h, está entre
O metanol pode ser produzido a partir da oxidação do metano, utilizando-se catalisadores em condições controladas de temperatura e pressão, segundo a reação
Uma reação exotérmica A + B C é conduzida em um reator tanque de mistura perfeita. O calor de reação é 500 kJ/kmol. Os reagentes são alimentados a 25 oC e em proporção estequiométrica. A conversão por passe é 100%. O produto é constituído de 100 kmol/h de C, cuja capacidade calorífica é de 20 kJ •kmol-1• K-1. O reator tem uma área superficial de 20 m2 e não é isolado do meio ambiente, que se encontra a 15 oC. O seu coeficiente global de transferência de calor é 400 kJ• h-1• m-2 •K-1. Nessas circunstâncias,a temperatura da corrente de saída, em oC, é
Para determinada reação considerada reversível, em que o
reagente A é transformado no produto B, julgue os itens a seguir.
O caminho percorrido pela reação no sentido de A para B é idêntico ao caminho no sentido de B para A.
Para determinada reação considerada reversível, em que o
reagente A é transformado no produto B, julgue os itens a seguir.
Ao atingir o equilíbrio químico, as reações químicas cessam, permanecendo imutáveis as concentrações de A e B.
Para determinada reação considerada reversível, em que o
reagente A é transformado no produto B, julgue os itens a seguir.
Caso a temperatura do sistema seja aumentada, haverá um deslocamento do equilíbrio no sentido dos produtos.
Para determinada reação considerada reversível, em que o
reagente A é transformado no produto B, julgue os itens a seguir.
A ordem global da reação química, no sentido de A para B, é determinada pela ordem parcial da reação em relação ao reagente A, podendo assumir valores inteiros ou fracionários, dependendo do mecanismo reacional.
Para determinada reação considerada reversível, em que o
reagente A é transformado no produto B, julgue os itens a seguir.
Com a adição de um catalisador, a constante cinética da reação pode ser alterada.
Considere um sistema formado por ar (mistura contendo 80% de
nitrogênio e 20% de oxigênio), com comportamento ideal,
confinado em um balão de borracha fechado, que está em contato
com o ar atmosférico. Julgue os itens a seguir relativos a esse
sistema.
As velocidades das moléculas de oxigênio e de nitrogênio no interior do balão são iguais e variam proporcionalmente com a temperatura.
Acerca de reatores químicos industriais, julgue os itens que se
seguem.
Reatores do tipo tanque agitado têm como principal inconveniente o fato de somente poderem ser utilizados em regime de batelada.
Acerca de reatores químicos industriais, julgue os itens que se
seguem.
Quando se deseja aumentar o rendimento reacional, os reatores tubulares são colocados em série.
Acerca de reatores químicos industriais, julgue os itens que se
seguem.
A associação em paralelo de reatores que operam em regime de batelada aumenta o rendimento reacional.
Acerca de reatores químicos industriais, julgue os itens que se
seguem.
Em um reator do tipo tanque agitado encamisado, a passagem de um fluido pela camisa transfere energia para o sistema reacional.
Acerca de reatores químicos industriais, julgue os itens que se
seguem.
Toda a massa reacional que sai de um reator tubular é igual à massa que entra no equipamento.
Na desidrogenação do etano para a produção de etileno, o hidrogênio também formado reage com o próprio etano gerando metano, de acordo com as seguintes reações:
(1) C2H6 → C2H4 + H2
(1) C2H6 + H2 → 2CH4
Considere que:
• a seletividade do etileno em relação ao metano é 4 (mol etileno/mol metano);
• há 125 kmol/h de CH4 no efluente.
Nesse caso, o rendimento de etileno em relação ao etano consumido é, aproximadamente,
A reação A + B → C é conduzida num reator com uma conversão por passe de 50%. Na corrente de alimentação, são identificados 100 kmol/h do reagente A. Uma análise da composição do efluente revela 20% de A, 60% de B e 20% de C, com um total de 250 kmol/h.
Sobre um possível excesso de um dos reagentes na alimentação, afirma-se que
Um hidrocarboneto puro é queimado com ar enriquecido contendo 50% em volume de ) O2' , gerando um gás de combustão com a seguinte análise em base seca (% em volume): CO2
= 20% ; O2
= 20% e N2
= 60%. Com base nessas informações, o hidrocarboneto que está sendo queimado e a porcentagem de excesso de ar são, respectivamente,
Um maçarico queima acetileno (C2H2(g)) e oxigênio. Admitindo que sejam usados 135 kg de cada gás e que a combustão seja completa, tem-se que,
Dados: C= 12;H = 1; O = 16
Num reator batelada é conduzida a seguinte reação reversível em fase líquida:
A ⇆ C
Aconversão do equilíbrio, sabendo que somente o reagente A é alimentado inicialmente e que a constante de equilíbrio é K = 3, será:
Com relação à classificação dos reatores e aos princípios de cálculos dos reatores ideais, julgue os itens seguintes.
Para reações simples em que as taxas diminuam com a concentração do reagente, tais como as reações irreversíveis de ordem n, com n < 0, e variações desprezíveis de densidade da mistura dentro do reator, o volume do reator de mistura perfeita com escoamento contínuo (CSTR) necessário para se alcançar uma dada eficiência de conversão de reagentes em produtos será sempre menor que o volume do reator pistonado ideal (PFR).
Com relação à classificação dos reatores e aos princípios de cálculos dos reatores ideais, julgue os itens seguintes.
Os reatores ideais têm três modos de contato ou de escoamento ideal: descontínuo ou em batelada; escoamento pistonado; e escoamento com mistura perfeita.
Com relação à classificação dos reatores e aos princípios de cálculos dos reatores ideais, julgue os itens seguintes.
Em reatores que operam em modo semicontínuo, os reagentes são inicialmente carregados no reator e, em seguida, misturados. A reação ocorre durante certo período de tempo e a mistura resultante é, então, descarregada.
O tempo de meia vida de uma reação de primeira ordem é de 300 segundos em pH 6,0 e temperatura de 30°C. A fração residual do reagente após 30 minutos de reação será de (Considere: ln(2) = 0,6931.)
Os reatores são recipientes no interior do qual ocorrem transformações químicas ou bioquímicas, podendo, também, serem chamados de biorreatores quando as transformações são causadas pela ação de células vivas ou por componentes celulares in vivo (enzimas). Sobre os reatores, é incorreto afirmar que :
Os processos biotecnológicos ou bioquímicos podem ser definidos como técnicas comerciais que usam organismos vivos, ou substâncias destes organismos, para produzir ou modificar um produto. Sobre os processos biotecnológicos ou bioquímicos, é incorreto afirmar que :
A adsorção pode ser considerada como um processo de separação em que um ou mais componentes de uma corrente de gás ou líquido se adsorvem na superfície de um sólido. Sobre o processo de separação por adsorção, assinale a afirmativa incorreta.
Na reação de um reagente X, gerando como produto Y, de segunda ordem, a velocidade de reação é - 0,4 mol .L-1. h-1 , e a concentração do reagente X, após uma hora, é 2 mol/L.
Qual é a constante de velocidade?
Diversos equipamentos são primordiais em processos químicos, sendo os reatores o coração de tais processos, visto que esses processam as reações químicas. Os principais reatores são o de batelada, o de mistura perfeita (CSTR) e o pistonado (PFR).
No reator
Uma unidade de craqueamento catalítico opera com processo fluid catalytic cracking (FCC), utilizando zeólita como catalisador. Devido aos constantes atrasos na entrega do catalisador, decidiu-se trocar o fornecedor. Ele, porém, só dispõe de zeólita com granulometria maior do que a anteriormente empregada, ainda que com as mesmas características.
Com o uso do novo catalisador, a taxa reacional no processo FCC
O limite mínimo de inflamabilidade de um gás combustível é o teor mínimo do gás que forma uma mistura explosiva com o ar. Para o metano, este valor consiste em 5% de metano em fração volumétrica da mistura.
Em uma sala de pesquisa, um cilindro de gás, em base volumétrica com 50% de metano e 50% de uma mistura O2 /N2 com composição similar à do ar atmosférico, alimenta um reator a uma vazão de 2 mol . min-1 .
Em caso de vazamento da mistura para tal sala, admitindo que tal sala esteja totalmente fechada e contenha inicialmente 1.800 mols de ar atmosférico, o gás na sala atingirá o limite mínimo de inflamabilidade em quantos minutos?
Seja a reação de deslocamento gás água CO + H2O ⇄CO2+ H2 conduzida em um reator adiabático. A alimentação consiste apenas de H2 O/CO em proporção estequiométrica. Se a temperatura da entrada é 300 °C e a da saída é 370 °C, a conversão dos reagentes é, aproximadamente, de
(hi representa a entalpia molar do composto i)
hCO(370 o C) - hCO(300 o C) = 2,2 x 103 J/mol
hH2O(370 o C) - hH2O(300 o C) = 2,6 x 103 J/mol
calor de reação a 370 o C ≈ -4 x 104 J/mol
Em um reator, operando a uma temperatura de 556 K e a uma pressão de 2 bar, ocorre a seguinte reação:
CO(g) + H2 O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) (1)
Nessa temperatura, a constante de equilíbrio da reação assume o valor de K1 = 54,6. Além disso, a corrente de alimentação do reator contém água e monóxido de carbono na razão molar de 2:1, respectivamente.
Sabendo-se que a razão molar entre água e dióxido de carbono na saída do reator é de 1,035, a razão molar entre hidrogênio e monóxido de carbono na saída do reator é de
A sinterização, um processo de aquecimento voltado para a aglomeração de pequenas partículas, é amplamente empregada na queima de materiais que contêm silicatos (sinterização vítrea). Com relação a esse processo, julgue o item que se segue.
A incorporação de óxido de magnésio em compostos cerâmicos iônicos reduz a temperatura de sinterização desses compostos.
Os explosivos são artefatos muito utilizados nas atividades humanas, como na indústria de mineração, na demolição e na pirotecnia. Na mineração e na demolição, espera-se uma explosão geralmente potente e com alta brisância, ao passo que, na pirotecnia, deseja-se um evento de propulsão do artefato pirotécnico. Nos três casos citados, utiliza-se, geralmente, um sistema de iniciação acoplado ao sistema explosivo propriamente dito. A partir dessas informações, julgue o item a seguir, a respeito de explosivos.
Um dos fatores que deve ser considerado na classificação de um material como alto explosivo é a velocidade da onda explosiva ou onda de choque.
Os explosivos são artefatos muito utilizados nas atividades humanas, como na indústria de mineração, na demolição e na pirotecnia. Na mineração e na demolição, espera-se uma explosão geralmente potente e com alta brisância, ao passo que, na pirotecnia, deseja-se um evento de propulsão do artefato pirotécnico. Nos três casos citados, utiliza-se, geralmente, um sistema de iniciação acoplado ao sistema explosivo propriamente dito. A partir dessas informações, julgue o item a seguir, a respeito de explosivos.
As emulsões explosivas são pouco sensíveis ao choque mecânico, uma vez que a granulometria do material não afeta essa sensibilidade.
O material pirofórico reage espontaneamente quando em contato com o oxigênio do ar, podendo inclusive reagir com a água. Essa capacidade de reação espontânea é influenciada pelo tamanho dos grãos do material. Com relação a esse assunto, julgue o item abaixo.
O aumento da reatividade pela diminuição do tamanho das partículas está relacionado, entre outros fatores, ao aumento da área de contato superficial bem como à diminuição da capacidade de dissipação térmica dentro do próprio material piróforo.
Um tipo de reator usado comumente em processamento industrial é o tanque agitado operado continuamente. É chamado de reator contínuo de tanque agitado (CSTR), ou reator de retromistura, sendo usado principalmente para reações em fase líquida. Sobre CSTR, analise.
I. É operado em estado estacionário.
II. Temperatura e concentração dentro do CSTR dependem do tempo ou da posição.
III. A equação de projeto para um CSTR é V= Fj0 – Fj/ -r j
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)
A descoberta dos catalisadores em fase sólida e a sua aplicação ao nível dos processos químicos, contribuíram para que no início do século XX houvesse grandes mudanças na indústria química. Na maior parte dos processos que utilizam catalisadores sólidos são usados reatores catalíticos de leito fixo. Sobre os reatores de leito fixo, analise.
I. A velocidade de reação é baseada na massa do catalisador sólido.
II. Operado em regime estacionário.
III. A forma diferencial do balanço molar é dFA/dW = r’A.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)
Os reatores químicos têm como principal objetivo converter, em condições controladas, reagentes em produtos. Sobre reatores ideais, analise.
I. Para reações em série, para maximizar qualquer intermediário não deve misturar fluidos que tenham concentrações diferentes dos ingredientes ativos.
II. Para reações em paralelo, às reações que estejam na mesma ordem, a distribuição de produtos será afetada pelo nível de concentração.
III. Para reações simples, para minimizar o volume de um reator, deve-se manter a concentração tão alta quanto possível para o reagente cuja ordem for n > 0.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)
Além dos reatores contínuo de tanque agitado, outro tipo de reator comumente usado na indústria é o reator tubular. Sobre os reatores tubulares, informe se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta.
( ) Reatores tubulares são usados mais frequentemente para reações em fase líquida.
( ) Os reagentes são continuamente consumidos à medida que eles escoam ao longo do reator.
( ) É normalmente operado em estado estacionário.
Assinale a opção correta acerca da teoria cinética dos gases.
Acerca da termoquímica, da espontaneidade de reações e da ação de catalisadores, julgue o item a seguir.
Um processo é espontâneo se é acompanhado por uma
diminuição na entropia total do sistema e das
vizinhanças. Dessa forma, os processos espontâneos à
temperatura e pressão constantes são acompanhados
por um aumento da energia livre, ou seja, a direção da
mudança espontânea é a direção do aumento da energia
livre.
Considere a evaporação de água de um reservatório, à temperatura ambiente, em um ambiente aberto cuja umidade é igual a 60%.
Nesse contexto, é incorreto afirmar que:
Os confinamentos nos quais ocorrem reações químicas são chamados reatores. Existem vários tipos de reatores químicos e várias maneiras de classificá-los.
Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma abaixo sobre Reatores.
( ) O reator em batelada é um tipo de vaso largamente usado em processos industriais. As vantagens de um reator de batelada residem em sua versatilidade.
( ) Reator perfeitamente agitado (RPA) é um tipo de reator ideal comum em engenharia química. Frequentemente refere-se a um modelo usado para estimar as variáveis principais de uma operação unitária.
( ) Reator de fluxo em pistão (PFR) é usado para descrever reações químicas em sistemas de fluxo contínuo.
( ) A manutenção de reatores RPA é mais cara do que a manutenção dos reatores RFP.
( ) Reatores de fluxo em pistão têm uma conversão por unidade de volume baixa, mas operam por longos períodos de tempo sem manutenção.
A alternativa que apresenta a sequência correta é
Um catalisador é uma substância que faz variar a velocidade de uma reação química sem que ele próprio sofra uma variação química permanente no processo. Os catalisadores são bem comuns, muitas reações na indústria química ocorrem com a ajuda de catalisadores.
Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma abaixo sobre a Catálise Homogênea.
( ) Os catalisadores podem agir aumentando a velocidade de reação, mas não alteram o número de colisões efetivas.
( ) Os átomos de cloro são catalisadores para a destruição do ozônio.
( ) Na ausência do catalisador, as reações ocorrem de maneira extremamente lenta.
A alternativa que apresenta a sequência correta é
Um reator de pirólise, em escala de laboratório, é usado para a produção de bio-óleo e carvão durante o aproveitamento energético de biomassa residual, operando a uma vazão mássica de 0,5 kg/hora. Considerando os dados abaixo, podemos informar que os rendimentos dos produtos, carvão e óleo (respectivamente), após 30 minutos de operação do sistema, são aproximadamente:
Dados:
- Massa de carvão obtida no processo = 125 g
- Volume de bio-óleo recuperado = 70 mL
- Densidade do bio-óleo = 1,1 g/mL
Uma amostra de calcário (CaCO3), cuja pureza era de 60%, foi empregada na produção da CAL, através da decomposição térmica do material a 850 °C. Decompondo-se 500 kg de massa dessa amostra, obteve-se cal virgem (CaO) e gás carbônico (CO2). Admitindo-se um rendimento de 70% para essa reação, a quantidade de quilos de cal virgem obtida, vale:
(Considerar: C = 12 ; O = 16 ; Ca = 40.)
Em um reator foram colocados 50mol de uma substância A e 50mol de uma substância B. Essas substâncias reagem segundo as equações.
A + B ⇄ C
A + C ⇄ D
Quando o sistema atinge o equilíbrio, as frações molares de A e B são 0,05 e 0,10, respectivamente. Já as
frações de C e D são:
O ácido acético pode ser produzido por meio da hidrólise do anidrido acético em fase líquida, conforme a seguinte reação.
(CH3CO)2O + H2O ⟶ 2 CH3COOH
A reação elementar de segunda ordem, em fase líquida
2A → B
é conduzida isotermicamente, à 40° C, em um reator batelada de 100 dm3 . A constante de velocidade, na temperatura de operação do reator, é igual a 0,2 dm3 .mol-1.min-1. Cinquenta mols do reagente A são adicionados puros ao reator no início do processo.
O tempo necessário, em minutos, para que 50% de A seja consumido é igual a
Considere a reação de queima do etanol
C2H5OH(l) + 3O2(g) →2CO2(g) + 3H2O(l) ΔcH (298 K; 1 bar) = -1368,0 kJ.mol-1
Se a combustão ocorre em recipiente exposto, à pressão atmosférica e as espécies gasosas se comportam
idealmente, a variação de energia interna por mol de etanol oxidado é
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.
Assinale a alternativa correta.
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
A propósito de eletroquímica, julgue o item subsecutivo.
Se numa determinada reação química se observa o gradual aumento de temperatura do meio reacional, pode-se afirmar que a entalpia dos reagentes é:
Em projeto de reatores envolvendo reações químicas, é necessário levar em conta a variação de energia durante a reação. Identifique como verdadeiros (V) ou falsos (F) os seguintes conceitos a respeito de balanços de energia:
INSTRUÇÃO: Para responder a questão, considere a seguinte equação de síntese da amônia:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2NH3(g)
Com base na reação anterior, o catalisador utilizado industrialmente é o Óxido de
INSTRUÇÃO: Para responder a questão, considere a seguinte equação de síntese da amônia:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2NH3(g)
A constante de equilíbrio será expressa por:
Analise as afirmativas abaixo, sobre reatores químicos industriais, e marque (V) para Verdadeiro ou (F) para Falso.
( ) Os reatores podem ser classificados em homogêneos e heterogêneos.
( ) O reator de batelada é usado em fases homogênea e heterogênea.
( ) PFR é um reator tubular com agitação no qual todas as partículas escoam com a mesma velocidade na direção do fluxo.
( ) CSTR consiste de um tanque sem agitação com escoamento contínuo e sem acúmulo de reagentes ou produtos.
( ) O reator (PBR) assemelha-se ao reator tubular. A diferença é o “recheio” de partículas sólidas que existem nele.
A sequência correta é:
INSTRUÇÃO: Para responder a questão, considere os seguintes reatores:
I. Reator tanque agitado.
II. Reator batelada.
III. Reator fluxo pistão.
Associe os reatores às respectivas características:
( ) Os fluidos reagentes entram no reator, são misturados, em seguida os produtos formados são removidos.
( ) Os fluidos reagentes são bombeados através do reator e os produtos são formados ao longo do processo.
( ) Tanto os fluidos reagentes quanto os produtos podem entrar ou sair em regime batelada.
( ) Os fluidos reagentes podem entrar no reator em qualquer posição além da entrada.
( ) Os fluidos reagentes entram no reator, são misturados, e os produtos saem de forma contínua.
A sequência correta é:
INSTRUÇÃO: Para responder a questão, considere os seguintes reatores:
I. Reator tanque agitado.
II. Reator batelada.
III. Reator fluxo pistão.
A reforma catalítica,