Questões de Concurso sobre Balanço de Massa e Energia

Dados para uma mistura ternária composta por A (soluto), B (diluente original) e S (solvente de extração), a uma dada temperatura, são apresentados no diagrama triangular abaixo.

O sistema apresenta uma condição nominal, indicada no diagrama por um pequeno círculo localizado sobre uma linha de amarração. Logo, as fases atuais do sistema em equilíbrio são dadas pelas terminações dessa linha na curva de solubilidade.

Com as informações obtidas, pode-se concluir que o percentual mássico de B, na fase de extrato da mistura em equilíbrio, possui, aproximadamente, o valor de

Em um queimador industrial ocorre a combustão completa de uma corrente contendo 220 kg h^-1 de propano (C₃H₈). Essa corrente é colocada em contato com uma corrente de ar. Admite-se que a percentagem mássica de gás oxigênio no ar é 20%, e que os demais componentes do ar não participam da reação de combustão.

A vazão mássica, em kg h^-1, da corrente de ar necessária para a completa combustão da corrente de propano é igual a

Um recipiente fechado contém 200 mL de uma solução aquosa de carbonato de cálcio em contato direto com o mesmo composto iônico sólido.

Considerando que o sistema sólido / líquido está em equilíbrio e que a constante de equilíbrio é igual a 4,9 x 10^–9, qual a massa aproximada, em miligramas, de cálcio dissolvido na solução?

Na análise da absorção de um soluto (diluído), absorvido da fase gasosa para a fase líquida (solvente), estima-se a altura da torre l (em m) como:

$I=\frac{G}{K_{y}a}\left[\left(\frac{1}{1-\frac{m^{\cdot }G}{L}}\right)In\left(\frac{y_0-m^{\cdot }{x}_0}{y_I-m^{\cdot }{x}_I}\right)\right]$

tal que G e L são, respectivamente, as vazões molares de gás e líquido por unidade de área (em $\frac{kgmol}{s{m}^2}$ sm ); m* é a constante de equilíbrio; K_y a é o coeficiente global de transferência de massa vezes a área por volume (em $\frac{kgmol}{sm}$); y₀ e y_l são as frações molares do soluto no gás na entrada e na saída da torre, respectivamente, e x₀ e x_l são as frações molares do soluto no solvente na saída e na entrada da torre, respectivamente.

Para um dado problema, os valores numéricos (no sistema SI) são conhecidos, e os termos da equação acima foram calculados, aproximadamente, como:

$\frac{G}{K_{y}a}=0,3;\left(\frac{1}{1-\frac{m^{\cdot }G}{L}}\right)=4,0;In\left(\frac{y_0-m^{\cdot }{x}_0}{y_I-m^{\cdot }{x}_I}\right)=2,0$

tal que as unidades (quando há) foram omitidas aqui propositadamente.

Usando-se o conceito da literatura de “número de unidades de transferência” (NTU) e “altura de uma unidade de transferência” (HTU), tem-se, nesse caso:

Uma corrente de alimentação contém uma mistura formada por dois componentes: A e B. Essa corrente é continuamente separada em duas etapas, sem que haja acúmulo. Na primeira etapa, a corrente de alimentação é separada em duas correntes: X e Y. A corrente Y tem vazão de 300 kg h^-1 e concentração percentual mássica de A igual a 20%.

A corrente X é encaminhada para a segunda etapa, sendo separada em duas novas correntes: W e Z. A corrente W tem vazão de 80 kg h^-1 e contém 95% de A. Por sua vez, a corrente Z tem vazão de 20 kg h^-1 e contém 20% de A.

A concentração percentual de A na corrente de alimentação é igual a

Uma corrente líquida de vazão 20,0 kg h^-1 e composição percentual mássica de 60,0% de óleo e 40,0% de água é continuamente separada em separador água/óleo em duas correntes: uma corrente com 95,4% de óleo, e a outra corrente com 1,00% de óleo.

Admitindo-se que não há acúmulo, a vazão mássica da corrente com menor concentração de óleo, em kg h^-1, corresponde aproximadamente a

Analise as afirmações abaixo sobre balanços de massa e energia e assinale aquela que transmite uma informação INCORRETA.

A obtenção dos metais em geral, a partir de seus minérios, na maioria dos casos, envolve processos racionais redox.

Considere o processo químico de produção do ferro a partir do óxido férrico, conforme descrito na equação química balanceada a seguir.

Fe₂O₃ (s) + 3CO (g) -> 2Fe (s) + 3CO₂ (g)

ΔH⁰ = –24,8 kJ mol^–1

Tendo como base uma mistura reacional de 100 g de Fe₂O₃ com 100 g de CO, é correto afirmar que o valor aproximado da energia liberada nesse processo químico é igual a:

A massa de hidróxido de sódio contida em 100 mL de uma solução de pH 9 a 25°C é:

Dados: massas molares em g.mol^-1 : H = 1; O = 16; Na = 23.

Na utilização de carbonato de sódio como padrão primário foi pesado 2,650 g de carbonato de sódio anidro PA, previamente dessecado a 200 °C durante uma hora. Esse sólido foi dissolvido, num béquer, com água deionizada e transferido para um balão de 500 mL completando assim esse volume. 10 mL dessa solução de carbonato de sódio serão utilizados, numa titulação, para padronizar uma solução 0,1 mol.L^-1 de ácido clorídrico com alaranjado de metila como indicador.

O volume previsto de titulado que deverá ser gasto nesse processo, considerando nenhum tipo de perda será de Dados: massas molares (g.mol^-1) C= 12; O=16; Na= 23.

Considere que uma solução aquosa contém íons Cr³⁺. A uma alíquota de 25 mL dessa solução, é misturado 10 mL do agente complexante 1,2-diaminociclo-hexano tetracético (CDTA), 0,1 mol/L. Tal mistura foi aquecida até a temperatura de ebulição, viabilizando, assim, a complexação do CDTA com íon Cr^3+. A mistura é, então, resfriada e o excesso de CDTA é medido por titulação de retorno com ions Bi³+ de 0,03 mol/L, consumindo 4 mL até atingir o ponto final.

Nessas condições, é correto afirmar que a concentração de íon cromo III na solução é, em mol.L^–1, igual a:

Um sistema formado por CO₂ saturado com vapor d’água apresenta pressão total de 100 kPa a 363 K. Nessa temperatura, a pressão de vapor da água é 70 kPa.

A fração molar do CO₂ na mistura é igual a

Em um sistema de descarbonatação, uma corrente gasosa de 200 kg h^-1, contendo 22% m/m de CO₂, é borbulhada em uma solução aquosa de Ca(OH)₂.

Sendo o rendimento da reação igual a 90%, a taxa de formação de CaCO₃, em kg h^-1, corresponde a

Um reservatório contém 40 m³ de uma solução aquosa de H₂S na concentração 0,02 mol L^-1 .

A massa de H₂S presente no reservatório corresponde a

Dado

Massa molar do H₂S: 34 g mol^-1

Na análise via diagrama triangular de uma separação líquido-líquido de um soluto, a temperatura e pressão conhecidas, inicialmente se calcula o ponto de mistura M para as correntes conhecidas de alimentação e solvente. Na sequência, considerando-se a linha de amarração que passa por esse ponto e suas intersecções com a curva de solubilidade, as composições das fases líquidas em equilíbrio são calculadas.

Admitindo-se que uma corrente orgânica (30% em massa do soluto e 70% do diluente original), com vazão mássica total F kg/s é misturada com um solvente (puro) à vazão de 0,5 F kg/s, o ponto M tem composição percentual em massa de soluto, diluente original e solvente dadas, aproximadamente, por