Martha Leticia Hernández Pichardo

PROBLEMAS REACCIONES BIMOLECULARES

PROBLEMA 1

En un reactor intermitente se efectúa la reacción es fase líquida A + 2B → R + S. La

alimentación al reactor fue de CA0=1 gmol/L y CB0=2 gmol/L. Los resultados que se

reportaron a una temperatura del reactor de 93 °C son:

t (s) 10 60 120 180 240

CA (gmol/L) 0.949 0.755 0.607 0.507 0.436

a) Encontrar la ecuación cinética de que se ajusta a estos resultados.

b) ¿En cuanto tiempo se logra el 80% de conversión si se considera la alimentación

estequiométrica reportada?

c) ¿En cuanto tiempo se logra el 80% de conversión si se cambia la alimentación de

manera que CA0 = 0.5 gmol/L y CB0 = 2 gmol/L?.

PROBLEMA 2

La reacción de esterificación entre el ciclohexanol y el ácido acético (A + B → Productos), se

efectuó a 40 °C en un reactor intermitente a densidad constante con una alimentación

equimolar de CA0 = CB0 = 2.5 Kmol/m3, obteniéndose los siguientes datos:

t (ks) 7.2 10.8 14.4 18.0 21.6 28.8

CA (kmol/m3) 2.070 1.915 1.800 1.692 1.593 1.460

.

a) Encontrar la ecuación cinética de que se ajusta a estos resultados.

b) ¿En cuanto tiempo se logra el 80% de conversión si se considera la alimentación

reportada?

c) ¿En cuanto tiempo se logra el 80% de conversión si se cambia la alimentación de

manera que CB0 = 2 Kmol/m3?.

I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Martha Leticia Hernández Pichardo

PROBLEMA 2B (En exceso)

La reacción de esterificación entre el ciclohexanol y el ácido acético (A + B → Productos), se

efectuó a 40 °C en un reactor intermitente con una alimentación de CA0 = 1 kmol/m3 y CB0 =

8 kmol/m3, obteniéndose los siguientes datos:

t (ks) 1.8 2.7 4.5 7.2 9.0 12.6 15.3 18.0

CA (kmol/m3) 0.885 0.847 0.769 0.671 0.625 0.544 0.500 0.463

.

d) Encontrar la ecuación cinética de que se ajusta a estos resultados.

e) ¿En cuanto tiempo se logra el 80% de conversión si se considera la alimentación

reportada?

f) ¿En cuanto tiempo se logra el 80% de conversión si se cambia la alimentación de

manera que CB0 = 2 Kmol/m3?.

PROBLEMA 3

La siguiente reacción en fase gas:

A + B → R + S

se lleva a cabo en un reactor hermético operado isotérmicamente a 50°C, obteniéndose los

siguientes datos experimentales, partiendo de la relación de alimentación de reactivos,

CB0/CA0 = 3.

t (h) 0 1 2 4.2 6

CA (mol/l) 500 225 110 30 10

Determinar:

a) La ecuación cinética que se ajuste a los datos experimentales.

b) La concentración inicial de “B” para que en 30 min se logre el 50% de conversión.

PROBLEMA 4

En un reactor intermitente se hacen experimentaciones con una reacción en fase líquida a

65°C, con estequiometría de la forma:

Martha Leticia Hernández Pichardo

A + B Productos

La alimentación de reactivos es: CAO = 1 mol/l y CB0 = 1 mol/l.

Los datos obtenidos experimentalmente fueron:

t (min) 0 1 5 10 15 20

CA (gmol/l) 1 0.887 0.632 0.500 0.426 0.378

a) Encontrar el modelo cinético

b) Para una alimentación inicial de MBA = 3 con CAO = 1 mol/l, ¿en cuento tiempo se obtiene

una conversión del 70%?.

c) ¿Que valor de MBA se necesita para obtener una conversión del 60% en 10 min?

d) Si EA = 28000 cal/mol y con alimentación estequiométrica MBA = 1, ¿Que temperatura de

reacción es necesaria para obtener el 60% de conversión en 10 minutos?.

PROBLEMA 5

La reacción en fase líquida: A + B R, se efectúa a 100°C, en un reactor discontinuo

experimental, obteniéndose los datos presentados en la tabla. La mezcla reaccionante se

forma con 2 litros de una solución que contiene 1 mol de “A” y 3 litros de otra solución con 2

moles de “B”.

t (min) 10 20 30 40 50

CB (gmol/l) 0.375 0.354 0.336 0.322 0.309

Encontrar la ecuación cinética que se ajuste a los datos experimentales.

PROBLEMA 6

La reacción en fase líquida A + B 2R + S se llevó a cabo en fase líquida a 25 °C

empleando una solución que contenía 0.05 mol de A/L y 0.1 mol de B/L y se obtuvieron los

siguientes datos experimentales:

Martha Leticia Hernández Pichardo

t (min) 0 2 4 6 8

CB (mol/l) 0.1 0.082 0.072 0.065 0.061

a) Determinar la ecuación de velocidad que represente esta reacción.

b) Si se emplea una solución que contiene 0.1 mol de A/L y 0.1 mol de B/L determinar el

tiempo que toma alcanzar una conversión del 80 %.

PROBLEMA 7

En un reactor de lote de laboratorio se estudia una reacción en fase líquida a una

temperatura constante de 80 °C para una alimentación de CA0=2 mol/L y CB0=5 mol/L. La

ecuación estequiométrica es: A + B Productos y se encontraron los siguientes datos en el

laboratorio:

Tiempo (h) 3.10 5.98 8.29 20.74 27.19 32.92 41.25

CA (mol/L) 1.60 1.32 1.14 0.56 0.40 0.30 0.20

a) Determinar la ecuación cinética que se ajuste a la información experimental.

b) Si la energía de activación es de 20 000 cal/mol, encontrar la ecuación de velocidad a

130 °C.

c) Si la reacción se lleva a cabo a 80 °C con un exceso de B, de tal forma que MBA=5 indique

cual es la conversión a las 14 horas de iniciada la reacción.

d) ¿Cuál es el tiempo de vida media a 80 °C?

PROBLEMA 8

Se tiene la siguiente reacción en fase líquida A + 4B 2R, la cual se lleva a cabo en un

reactor de volumen constante.

Para estudiar esta reacción se efectuaron dos corridas experimentales de la siguiente

manera:

EXPERIMENTO 1 T = 65°C mb =5

t (min) 0 6.17 15.84 33.21 74.40 130.33

CB (mol/l) 25 21 17 13 9 7

EXPERIMENTO 2 T = 79°C mb =4

Martha Leticia Hernández Pichardo

t (min) 0 1.59 3.57 5.02 23.31 128.57

CA (mol/l) 5.0 4.5 4.0 3.7 1.9 0.5

Determine lo siguiente:

a) El modelo cinético a 100 °C en unidades de mol, litro, min.

b) La velocidad de reacción a 100°C si se parte de CA0 = 5mol/L y CB0 = 20 mol/L, cuando se

llega a CR = 7mol/L.

c) La temperatura a la que debe operar el reactor para obtener una conversión de 70%

después de 18 minutos de operación si se parte de C A0 = 5 mol/L y C B0 = 22.5 mol/L.

PROBLEMA 9

La reacción en fase líquida A + 2B 2R + S se llevó a cabo a 25 °C empleando una

solución que contenía 1 mol de A/L y 4 mol de B/L y se obtuvieron los siguientes datos

experimentales:

t (min) 0 1.42 3.45 6.71 13.18

CR (mol/L) 0 0.4 0.8 1.2 1.6

a) Determinar la ecuación de velocidad que represente esta reacción.

b) Si se emplea una solución que contiene 1 mol de A/L y 2 mol de B/L determinar el tiempo

que toma alcanzar una conversión deI 90 %.

PROBLEMA 10

La reacción A + B + D R + S + T se llevó a cabo a 25 °C y su cinética se siguió mediante

la medición del cambio de conductividad térmica () partiendo de las concentraciones:

CA0 =0.0045, CB0 =0.1 y CD0 =0.1 gmol/l. Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

t (min) 0 5 10 15 20 25 30

Cond.

Térmica ()

2503 2295 2125 1980 1880 1778 1719 1470

Determinar la ecuación de velocidad que represente esta reacción, mediante los métodos:

a) integral y b) de exceso.