Problemas En Serie cinetica y reactores homogeneas PDF

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I NSTI TUTO PO LI TECNI CO NACI O NAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

REACCIONES EN SERIE PROBLEMA 1 k

k

1 2 R  S , se obtuvo la siguiente Para la reacción en serie a volumen constante: A 

información: k1 =0.35 h-1 y k2 =0.13 h-1, partiendo de una CA0 de 1 mol/L. Calcular: a) El tiempo requerido para alcanzar la concentración máxima de R b) La concentración máxima de R c) La concentración de A y S cuando CR sea máxima d) El tiempo en el cual las velocidades instantáneas de A y S son iguales. e) El tiempo en el cual la concentración de A será igual a la concentración de S. Respuestas: a)

* s

t*  4.5 h; b) CRmax  0.057 mol / L c) C A*  0.207 mol / L y C  0.236 mol / L d) t  4.5 h ; e) t  4.3 h

PROBLEMA 2 k1 k2 La hidrogenación de un aceite posee el siguiente mecanismo: A  R  S

Se sabe que la reacción es de primer orden y que la concentración de R alcanza su valor máximo a los 5 min de iniciada la reacción, partiendo de CA0 = 0.2 mol/L. Si k1=0.25 min-1 a la temperatura de reacción, determinar la concentración máxima de R y las concentraciones de A y S a este tiempo. Respuestas Respuestas::

C

max R

* A

* s

 0.091 mol / L ; C  0.057 mol / L ; C  0.052 mol / L

PROBLEMA 3 k1 k2 Para la reacción en fase líquida A  R  S determine el valor de la concentración

máxima de R y el tiempo en el que se logra si k1 = 60 h-1, k2 = 0.35 mol/L min y CA0 = 1 mol/L.

t*  0.0175 h;

0.28256 mol/L.

MLHP Martha Leticia Hernández Pichardo

PROBLEMA 4 k1 k2 R  S , se ha reportado que k1 =0.2 mol L-1 min-1 Para la reacción en fase líquida: A 

y k2 =0.8 min-1 partiendo de una CA0 de 1 mol/L. Calcular: a) La concentración máxima de R b) El tiempo que tomará alcanzar una concentración de R igual a 60 % de la concentración máxima de R Respuestas: a a)) C

max R

 0.25 mol/L b) t  1.15 min

PROBLEMA 5 k1 k2 R  S , se ha reportado que (k1/ k 2 ) = 3 y Para la siguiente reacción en serie: A 

k1 = 2 h-1. Calcular: a) El tiempo que tomará alcanzar la máxima concentración de R. b) La conversión de reactivo al tiempo máximo c) Los rendimientos de R y S al tiempo máximo. Respuestas: a a)) t*  0.824 h

b) x A  0.808 c)

RR  0.577 y RS  0.230

PROBLEMA 6 Para la siguiente reacción en serie:

k1 k2 A  B  C , la constante de velocidad

k1 = 5.65 X10-3 min-1 y el tiempo necesario para alcanzar la concentración máxima de B es de 26 min. Calcular el valor de k2, así como el rendimiento de B a los 5, 20, 26 y 40 min de iniciada la reacción. Respuestas: a) k 2  0.1246 min

1

b)

R B 5  0.0207 ; R B 20  0.0385; R B 26  0.0391; R B 40  0.0376

PROBLEMA 7 k1 k2 La siguiente reacción en serie: A  B  P , presenta las constantes de velocidad

k1 = 0.5 min-1 y k2 = 0.4 min-1 partiendo de una CA0 de 0.1 mol/L. Calcular: a) Las concentraciones de A, B y P a los 1.5 min de iniciada la reacción MLHP Martha Leticia Hernández Pichardo

b) La concentración máxima de B y el tiempo que tomará alcanzar dicha csaqoncentración. Respuestas Respuestas:: a)

C A  0.047 mol / L ; CB  0.038 mol / L ; CP  0.015 mol / L max b) CB  0.041 mol / L ; t  2.23 min

PROBLEMA 8 k1 k2 Para la siguiente reacción en fase líquida: A  R  S , se reportó que k1 = 0.2 molL-1 min-1 y k2 = 0.8 min-1. Si se supone que al inicio no existe nada de “R” calcular: a) La concentración máxima de R b) El tiempo en el que se alcanzará una concentración de “R” igual al 60% del valor obtenido en el inciso anterior. c) La concentración de “A” en el tiempo obtenido en el inciso anterior, si CA0 = 1 mol/L. Respuestas Respuestas:: a) C

max R

 0.25 mol / L b) t = 1.145 min c) C A  0.771 mol / L

MLHP Martha Leticia Hernández Pichardo...