Question

em uma indústria produtora de amônia pelo processo haber-bosh, um reator de capacidade igual a 1.000 litros trabalha com uma pressão de 180 atm. se a temperatura do reator for de 732 k, o rendimento do processo é de 30%. determine o n° de mols de amônia existente no reator quando o sistema entra em equilíbrio. (1,0) dado: constante universal dos gases

Answer 1

Através dos cálculos, concluímos que existem 898,98 mols de Amoníaco no reator quando o sistema entra em equilíbrio.

Processo de Haber-Bosch

O Processo de Haber-Bosch é a forma mais rentável de gerar Amoníaco (NH3) a nível industrial, usando como reagentes o Hidrogênio (H2) e o Nitrogênio (N2).

Para tal, os reagentes são submetidos a elevadas pressões e temperaturas (cerca de 200 atm e 450ºC), e é usado um catalisador (geralmente de Ferro). O gás resultante é arrefecido até cerca de -33ºC, resultando na condensação do Amoníaco, que é recolhido na forma líquida, enquanto que os gases que não tenham reagido são bombeados novamente para o reator.

Com este processo em mente, passemos ao exercício.

No enunciado foi nos dados que:

V$_{Reator}$ = 1000 L

p = 180 atm

T = 732ºK = 458,85ºC

$\eta$ = 30%

R = 0,08206  L K⁻¹mol⁻¹

Reação que ocorre:

$3\:H_2\:(g)\;+\;N_2\:(g)\;\xrightarrow{Catalisador}\;2\:NH_3\:(g)$

Para conseguir resolver esta tarefa, vamos assumir que:

- O reator fica totalmente cheio com os reagentes

- Os reagentes são bombeados nas proporções ideais

- O Amoníaco é enviado para o condensador quando o equilíbrio é atingido

Pela Equação de Clapeyron, podemos determinar a quantidade de Amoníaco teórica que poderia ser gerada caso o rendimento fosse de 100%:

$\begin{array}{l} pV_{NH_3}=n(NH_3)RT\\\\180\times1000=n(NH_3)\times0,08206\times732\\\\180000=n(NH_3)\times60,068\\\\n(NH_3)=\dfrac{180000}{60,068}\\\\n(NH_3)=2996,60\;mol\end{array}$

Assim, podemos usar o rendimento real para determinar a quantidade de Amoníaco que realmente existem no reator aquando do equilíbrio:

$\begin{array}{l}\eta=\dfrac{n(NH_3\;real)}{n(NH_3\;te\acute{o}rica)}\times100\\\\ 30=\dfrac{n(NH_3\;real)}{2996,60}\times100\\\\\dfrac{30\times2996,60}{100}=n(NH_3\;real)\\\\ \boxed{n(NH_3\;real)=898{,}98\;mol}\end{array}$

Assim, conclui-se que existem 898,98 mols de Amoníaco no reator quando o sistema entra em equilíbrio.

Para mais exercícios sobre Processo de Haber-Bosch, acesse:

https://brainly.com.br/tarefa/14036507

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