Centro de Ciências Exatas – Departamento de Química Físico-Química – Engenharia Química Profª. Daniela Martins Fernandes de Oliveira Lista de Exercícios Capítulos 14 e 15 1. Além da Lei d e Raoult, a solução ideal apresenta apresenta duas outras propriedades. a)
Quais são elas? Em que condições as soluções reais obedecem essas
(b)À medida que vão se torn ando mais propriedades? Resp:(a) Hmist=0 e Vmist =0 (b)À diluídas 2.
Se o azeótropo ferve a uma temperatura constante aparentando ser um composto puro, como você provaria que ele não é? Resp: Poderia variar a
pressão do sistema, pois com isso a composição da mistura azeotrópica também iria variar, bem como sua T eb. (Ver Tabela 14.2 Castellan) Castellan).. 3. Explique porque certos líquidos aumentam suas miscibilidades mútuas à
Resp: Procu rar nos sli des cap. 15 temperaturas baixas. Resp: 4.
Dê uma explicação para o fato de certos líquidos apresentarem temperaturas consolutas inferior e superior de solubilidade simultânea. Resp: Procurar nos
slides Cap.15 Cap.15 5.
Se você deseja obter um destilado de metanol puro por uma destilação fracionada da solução de CCl 4-CH3OH, a solução inicial deverá ser constituída de uma quantidade maior, menor ou igual a 79,44% em massa de CCl4? Resp:
Consultar Tabela 14.1 Castellan e verifiquem que essa mistura forma azeótropo de mínimo. Simulem o diagrama de T versus X CCl4. Para obter metanol puro, será necessário necessário parti r de X CCl4 79,44. 6.
Considere uma solução dos líquidos moleculares A e B. Se as interações intermoleculares entre as moléculas A, entre as moléculas B e entre as moléculas A e B forem todas aproximadamente iguais, observaremos que as condições de idealidade serão satisfeitas. Explique essa ocorrência. ocorrência. Com base nesse fato, explique por que a solução benzeno-tolueno apresenta um
Resp: São líquidos d e estrutur a química, comportamento comportamento próximo da idealidad i dealidade. e. Resp: forma, tamanho e forças intermoleculares de magnitude semelhante. Ambos tendem a ficar na fase líquida por fo rças de igual magnitud e. 7.
Com base nas interações que existem entre as moléculas de acetona e clorofórmio, que não são verificadas nos líquidos puros, dê uma explicação para os desvios mostrados na Fig. 14.13 (Castellan). Resp: Neste sistema
temos desvio s negativos d a Lei de Raoult, Raoult, ou seja, a pressão pressão de vapor d a mistura apresenta um valor mínimo, inferior às pressões dos componentes puros. Isso ocorre devido às ligações de H que podem existir entre estes dois líquidos. Essa mistur a forma azeótropo azeótropo de pon to de ebuli ebuli ção máximo.
8. Calcule a solubilidade molar do nitrogênio em água exposta ao ar, a 25ºC e
sob pressão parcial de 0,780 atm que é a pressão parcial do N2 ao nível do mar, sendo a constante da lei de Henry do N 2 em água igual a 1,57 x 105 kPa kg mol-1, nesta temperatura. Considere a densidade da solução igual à densidade da água pura,
H2O=0,99709
kg dm-3. (Resp: [N2] = 0,51
mmol/dm 3). OBS: Existe um exemplo semelhante para o O 2 resolvido nos slides do Cap. 14. 9. A Tabela a seguir fornece as frações molares de tolueno (A) nas fases líquida e
vapor em equilíbrio com as soluções de butanona (B), a 300,15 K e sob pressão total p. Admita que o vapor seja gás ideal e calcule as pressões parciais de cada componente. Faça um gráfico de pressões parciais em função das frações molares na solução líquida e estime as constantes da lei de Henry para cada componente. x A
0
0,0898
0,2476
0,3577
0,5194
0,6036
0,7188
0,8019
0,9105
1
y A
0
0,410
0,1154
0,1762
0,2772
0,3393
0,4450
0,5435
0,7284
1
p/kPa
36,066
34,121
30,900
28,626
25,239
23,402
20,698
18,592
15,496
12,295
Façam o gráfico e tracem as tangentes para os componentes quando suas frações molares tendem a zero (comportam-se como soluto s) 10. Para o diagrama Diagrama T versus composição a pressão constante para a
mistura ciclohexano e um composto B representado abaixo, responda: a) Qual a temperatura de ebulição de uma mistura que possui 40 % em cicloexano? Identifique as fases existentes e a variância nos pontos a, c, e . Resp: Teb
73%, é a
temperatura de ebulição da mistura contendo 40% de cicloexano que entra em ebulição no ponto d. No ponto “a”, F’=2 (1 fase); pontos b,c,d (2 fases em equilíbrio), F’ =1. No pont o “ e”, o sis tema está na fase líquida, F’=2. Lembrando qu e o di agrama foi levantado à pressão con stante. b) Qual a composição da fase líquida e da fase vapor nos pontos a, b, c, d, e. Resp:
Ponto (a): 40% cicloexano e 60% B. Ponto (b):A composição do vapor é a mesma do vapor original e a gota de líq tem 20% de cicloexano e 80% B. No ponto (c) as composições das fases liq e vapor são dadas pela regra da alavanca: Vapor (50% de cada componente) e líquido (30% cicloexano e 70% B). NO ponto (d) a fase líq tem a mesma composição do vapor original e o último traço de vapor tem 62% de cicloexano e 38% de B. No ponto (e)temos somente líquido co m composi ção igual á do vapor orig inal. c) Partindo de uma solução de composição xciclohexano = 10%, descreva o que irá ocorrer num processo de destilação fracionada e qual a composição do destilado e do resíduo. Resp: Divirt am-se!!!!
11.
Resolva do livro do Castellan, Fundamentos de Físico-Química, capítulo 14, os
seguintes exercícios: 1, 3, 4, 5, 11 e 12. 12. Descreva as similaridades da solução de ponto consoluto superior e do ponto
crítico líquido-gás. Resp: Em uma solução que apresenta ponto consoluto
superior, acima deste ponto, o sistema exibe uma só fase, não sendo possível distinguir entre os componentes da solução. Em sistemas líquido-gás, acima do ponto crítico também não é possível distinguir entre líquido e vapor.
13. Interprete a elevação do ponto de solidificação em soluções sólidas em termos da “tendência de escape” do sólido n a solução sólida. Resp: Olhar pág 357 do
Castellan. 14. Resolva do livro do Castellan, Fundamentos de Físico-Química, capítulo 15, os
seguintes exercícios: 3, 9, 11.
(Analisar com atenção os diagramas exibidos nos slides dos Capítulos 14 e 15, que foram discut idos em sala ). Esse é mais um exercício!!!!
