Universidade Federal de Santa Maria Curso de Engenharia Química

Disciplina: Balanço de Massa e Energia

Lista de exemplos de aula para balanço de massa estequiométrico e balanço de massa

envolvendo processos com reações químicas

1 – Para a reação CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O, calcular o reagente limitante para uma

alimentação de 240 g de CaCO3 e 146 g de HCl. 2 – 80,4 kg.mols de FeSO4; 35,1 kg.mols de KMnO4 e 135,7 kg.mols de H2SO4 são alimentados

num reator. Qual é o reagente limitante? Qual a % em excesso do FeSO4, KMnO4 e H2SO4? Quanto é produzido de produtos? 10 FeSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 � 5 Fe2(SO4)3 +2 MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

3 - Um reator é alimentado com 105 kg.mols de H2O2, 37 kg.mols de KMnO4 e 500 kg.mols de

H2SO4. 5 H2O2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 � 5 O2 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8H2O a) Determine qual o reagente limitante. b) Determine a porcentagem em excesso dos demais reagentes. c) Calcule quantos kg.mols de O2 serão produzidos.

4 – Determine a vazão mássica de heptano requerida para que, em um processo de combustão,

sejam produzidos 500 kg/h de CO2, sabendo que a reação se completa apenas 50%. 5 – É desejado produzir sulfato de alumínio a partir da bauxita, segundo a reação:

Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O A bauxita apresenta um grau de pureza, em relação ao Al2O3, de 55,4%. O ácido utilizado possui 77,7% de H2SO4. Se forem utilizados 490 kg de bauxita e 1140 kg de ácido para a produção de 820 kg de Al2(SO4)3, determine:

a) Determine o percentual de reagente em excesso; b) A conversão; c) A extensão de reação para o H2SO4 e Al2(SO4)3; d) O rendimento do processo.

6 – A produção de cloreto de alila ocorre de acordo com a reação:

Cl2(g) + C3H6(g) → C3H5Cl(g) + HCl(g) (a) Cl2(g) + C3H6(g) → C3H6Cl2(g) (b)

Após certo tempo de reação, a composição do sistema é:

Espécie n (gmol)

Cl2 141 C3H6 651

C3H5Cl 4,6 C3H6Cl2 24,5

HCl 4,6

Admitindo que não havia cloreto de alila na alimentação, determine:

a) Quanto foi alimentado de Cl2 e C3H6? b) Qual é o reagente limitante? c) Qual a conversão de C3H6 em C3H5Cl? d) Qual a seletividade de C3H5Cl em relação a C3H6Cl2? e) Qual é o rendimento de C3H5Cl em relação ao C3H6 alimentado ao reator?

7 – Hidrogênio pode ser produzido pela reação do metano com água em um sistema de reação

catalisado por sólido segundo a reação:

Sabe-se que a taxa de produção de H2 para o sistema é 6 gmol.h-1.L-1. Para uma alimentação de 20 gmol/h, contendo 25% de metano, em um reator de 2 L, determine a taxa de consumo de metano e a vazão de metano na saída do reator.

8 – Um processo para a remoção de H2S de emissões gasosas é descrito pela equação:

2H2S(g) + SO2(g) → 3S(s) + 2H2O (g) Em um teste do processo, uma corrente gasosa contendo 20% H2S e 80% CH4 é misturada a uma corrente contendo apenas SO2. O processo produziu 5000 lb de enxofre. No gás efluente do reator as razões molares SO2/H2S e H2O/H2S foram 3 e 10, respectivamente. Determine a conversão e a alimentação das correntes de H2S e SO2. Todos os percentuais são em mol.

9 – O esquema abaixo ilustra um processo de hidrocaqueamento do octano. Determine a razão

molar entre o hidrogênio (H2) e o octano convertido.

F (C8H8)

G (H2)

P

C3H8 19,5%

C4H10 59,4%

C5H12 21,1%

F (C8H8)

G (H2)

P

C3H8 19,5%

C4H10 59,4%

C5H12 21,1%

224 3 HCOOHCH ++