Lista de exercícios 1_Atualizada

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Processos Químicos de Produção 
Engenharia de Produção 
7º Periodo 
 
Lista de Exercícios 1 
 
Variáveis massa, volume, vazão e mol aplicadas em cálculos de processos 
 
1- A densidade relativa da gasolina é aproximadamente 0,70. 
 
(a) Calcule a massa (kg) de 50,0 litros de gasolina.(R. 35 kg) 
(b) A vazão mássica de gasolina saindo de um tanque de refinaria é 1150 
kg/min. Estime a vazão volumétrica (litros/s). (R. 27,38 L/s) 
(c) Estime a vazão mássica média (lbm/min) fornecida por uma bomba de 
gasolina. 
(d) Gasolina e querosene (densidade relativa = 0,82) são misturados para obter 
uma mistura com uma densidade relativa de 0,78. Calcule a razão volumétrica 
(volume de gasolina/volume de querosene) dos dois compostos na mistura, 
admitindo que Vmistura = Vgasolina + Vquerosene. (R. 2,75) 
 
2- Benzeno e n-hexano líquidos são misturados para formar uma corrente fluindo 
com uma vazão de 771,1 kg/h. Um densímetro em linha (um instrumento usado 
para medir massas específicas) indica que a corrente tem uma massa específica 
de 0,810 g/mL. Usando as densidades relativas, DRBenzeno=0,879 g/mL e DRn-
hexano=0,659 g/mL, estime as vazões de alimentação mássica (kg/min) e 
volumétrica (L/min) dos dois hidrocarbonetos no vaso de mistura. 
 
Cálculo de Massa Molar, Massa e Mol 
 
3- Calcule as massas molares ou pesos moleculares das espécies químicas: 
a) Al(OH)3 ; b) Fe2(SO4)3 ; c) FeSO4.7H2O ; d) H2SO4 ; e) HCl. 
resposta: a) MM=78g/mol b) 151,9 g/mol c) 278 g/mol d) 98 g/mol e) 36,5 g/mol 
4- Qual é a massa de ferro presente em: 
a) 2mol de Fe ; b) 0,5 mol de FeO ; c) 3 mol FeSO4 ; d) 0,5 mol FeCl3 
resposta: a) mFe = 111,7 g b) 27,9 g c) 167,6 g d) 27,9 g. 
5- Identifique o número de mols presentes de Na, Fe e Cl presentes nos seguintes 
compostos: 
a) 1 mol NaCl ; b) 0,5 mol MgCl2 ; c) 3 mol Fe(OH)3 ; d) 2 mol Fe2O3 ; e) 0,5 
mol FeCl3 
Respostas: a) 1mol de Na e 1mol de Cl; b) 1mol Cl; c) 3mol de Fe e 9 mol O e 9 mol H 
 
 
 
6- Quanto de cada uma das seguintes quantidades está contido em 15,0 kmol de 
xileno (C8H10)? 
(a) kg C8H10; (R.: 1.592,4 kg) 
(b) mol C8H10;(R.: 15.000 mol) 
(c) mol C; (R.: 120.000 mol) 
(d) mol H; (R.: 150.000 mol) 
(f);g C; 
(g) g H; 
(h) moléculas de C8H10. 
 
 
7- Uma suspensão de partículas de carbonato de cálcio em água escoa através de 
uma tubulação. Sua tarefa é determinar a vazão e a composição em peso desta 
lama. Você coleta a corrente em uma proveta graduada por 1,00 minuto; depois 
pesa a proveta, evapora a água e pesa de novo a proveta. Os resultados são os 
seguintes: Massa da proveta vazia: 65,0 g Massa da proveta + lama coletada: 
565 g; Volume coletado: 455 mL; Massa da proveta depois da evaporação: 215 
g 
 
Calcule: 
(a) as vazões mássica e volumétrica da suspensão. (R. 500 g/mim.) 
(b) a massa específica da suspensão. (R. 1,098 g/mL) 
 
 
8- Realize o balanceamento das reações químicas: 
a) CaO + H2O → Ca(OH)2 resposta: coeficientes estequiométricos 1:1:1 
b) C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O resposta: coeficientes estequiométricos 1:3:6:6 
c) H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O resposta: coeficientes estequiométricos 1:2:1:2 
d) NaN3 → Na + N2 resposta: coeficientes estequiométricos 1:1:3/2 
e) NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O resposta: coeficientes estequiométricos 2:1:1 
f) Al(OH)3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O resposta: coeficientes estequiométricos 
2:3:1:6 
9- O que é densidade e concentração? Qual a diferença entre as duas unidades de 
medida, densidade e concentração? 
10- Quais são as possíveis unidades de concentração existentes? 
11- Qual é o número de mol(s) de FeSO4 necessária para o preparo de 0,5 L de uma 
solução de FeSO4 2 mol/L? (resp. 1 mol) 
12- Qual é o número de mol(s) do reagente Fe2(SO4)3, necessário para o preparo de 
0,5 L de uma solução de constituída de 1 mol/L de Fe3+? (resp. 0,25 mol) 
 
 
13- Qual é massa de FeSO4 necessária para o preparo de 0,5 L de uma solução de 
FeSO4 1,5 mol/L? (resp. 113,85 g) 
14- Qual é a massa de NaOH necessária para o preparo de 1,0 L de uma solução que 
deve apresentar a concentração de OH- igual a 1,5 mol/L. (resp. 60 g) 
Estequiometria com reagentes impuros 
15- Qual é a massa de Mg presente em 100 kg de uma liga metálica constituída de 
98% Fe, 1% Mg e 1% Pb. (resp.1 kg) 
16- Qual é o percentual de Cd em %m/m presente em uma liga constituída por 2 
toneladas de Fe, 300 kg de Sn e 100 kg de Cd?(resp. 4,2%) 
17- Determine a massa de hipoclorito de sódio (NaOCl) presente em 1,5 L da 
solução com teor de 10% m.v-1. (resp. 150 g) 
18- Determine a massa de hipoclorito de sódio em 200 mL de uma solução de teor 
2% v.v-1, considerando a densidade do hipoclorito de sódio 1,3 g/mL. (resp. 5,2 
g) 
19- Determine o volume do reagente HCl (36% m/m) necessário para o preparo de 
500 mL de uma solução 0,1 mol/L de HCl. Considere a densidade da solução de 
HCl (36% m/m) igual à 1,18 g/mL. (resp. 4,3mL) 
 
20- A 25°C, uma solução aquosa contendo 35,0% em peso de H2SO4 tem uma 
densidade relativa de 1,2563. Precisa-se de uma quantidade desta solução que 
contenha 195,5 kg H2SO4. 
 (a) Calcule o volume necessário (L) da solução usando a densidade relativa 
dada.(R. 444,6 L) 
 (b) Estime a porcentagem do erro que seria cometido se as densidades 
relativas dos componentes puros H2SO4 (DR = 1,8255) e água tivessem sido 
usadas para o cálculo em lugar da densidade relativa da mistura. (R.31%) 
 
21- Em um processo industrial é realizado a decapagem via ácido clorídrico 
concentrado (20% m/m).Diariamente, são consumidos 1000 Litros desse ácido 
na decapagem das peças metálicas para realização de pintura eletrostática. 
Sabendo que cada 1 Litro do ácido tem o valor de R$5,00, calcule o custo de 
decapagem diária. (R. R$ 5.000,00) 
22- Calcule a massa de Óxido de Calcio (CaO) por dia de produção, que deve estar 
presente em um lavador de gases para captar 100% do CO2 produzido na reação 
de redução de Fe2O3 em Fe, em um alto forno. Sabe-se que a produção diária de 
ferro (Fe) é de 10 toneladas. 
Reações: 2Fe2O3(s) + 3C(g) → 4Fe(s) + 3CO2(g) 
 CO2(g) + CaO(s) → CaCO3(aq) 
 
 
Resposta: 7,5 t de CaO 
23- Quantas toneladas de carvão devem ser utilizadas para produção de 10 
toneladas/dia de Ferro (Fe), sabendo que o carvão utilizado no processo 
apresenta 60% de carbono (C). Resposta: aproximadamente 2,6 t de Carvão 
 
Estequiometria de Reagentes em Excesso e Limitante 
 
24- No processo SO2 + ½ O2 → SO3 , determine o excesso de reagente na reação 
entre 4 mol de SO2 e 4 mol de O2. (resposta: 2 mol de O2 estão em excesso) 
 
25- Na neutralização entre hidróxido de sódio e ácido clorídrico pode ocorrer o 
processo: NaOH + HCl → NaCl + H2O No caso de uma mistura de 5 mol de 
cada reagente: a) haverá excesso de reagente? b) determine a massa de NaCl 
produzida. (Dada a massa molar do NaCl = 58,5 g/mol). Resposta: (não há excesso de reagentes) 
 
26- A amônia, largamente utilizada na indústria de adubos, pode ser produzida pelo 
método Haber: N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g). Caso sejam utilizados 6.10
4 mol de 
cada reagente, determine: a) o reagente limitante. (resposta: H2 é o reagente limitante) b) a 
quantidade, em mol, de amônia obtida (resposta: 4.104 mol de NH3) 
 
Rendimento de Reações 
 
27- O calcário é um minério constituído principalmente de carbonato de cálcio 
(CaCO3). Quando esse minério é aquecido, são produzidos cal viva (óxido de 
cálcio) e dióxido de carbono. Se forem produzidos 52,5 g de gás carbônico a 
partir de 128,19 g de carbonato de cálcio, qual será o rendimento aproximado 
dessa reação? Reação: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) (Resposta = 93% de rendimento) 
 
28- A reação entre o sulfato de cobre II e a amônia origina o composto 
Cu(NH3)4SO4: Determine o rendimento aproximado do processo quando são 
obtidos 31,5 g de Cu(NH3)4SO4(aq) a partir de 25 g de sulfato de cobre II com 
excesso de amônia. (Resposta:88%) 
 Reação: CuSO4(aq)+ 4 NH3(g) → Cu(NH3)4SO4(aq) 
Fração Mássica e Molar 
 
29- Uma mistura contém 10% molar de álcool metílico, 75,0% molar de acetato de 
metila (C3H6O2) e 15,0% molar de ácido acético. Calcule as frações mássicas de 
cada componente. Qual é o peso molecular médio da mistura? (R.67,76 g/mol) 
Qual seria a massa (kg) de uma amostra contendo 25,0 kmol de acetato de 
metila? (R.:1694 kg) 
 
30- A alimentação de um reator de síntese de amônia contém 25% molar de 
nitrogênio, sendo o resto de hidrogênio. A vazão da alimentação é de 3000 kg/h. 
Calcule a vazão de nitrogênio em kg/h. (Sugestão: Primeiro calcule o peso 
molecular médio da mistura.) (R.: 2.470, 6 kg/h) 
 
 
 
31- Uma corrente gasosa contém 18,0% molar de hexano, e o restante é nitrogênio. 
A corrente flui para um condensador, onde a temperatura é reduzida e parte do 
hexano condensa. A fração molar de hexano na corrente gasosa que deixa o 
condensador é 0,0500. O hexano líquido condensado é recuperado com uma taxa 
de 1,50 L/min. 
 
 
 
(a) Qual é a vazão da corrente gasosa que sai do condensador em mols/min? 
(Sugestão: Calcule primeiro a vazão molar do condensado e note que as taxas 
nas quais o C6H14 e o N2 entram na unidade devem ser iguais às taxas totais nas 
quais eles saem nas duas correntes de saída.) (R. 71,92 mol/min) 
(b) Que porcentagem do hexano que entra no condensador é recuperada como 
líquido? (R.76%) 
(c) Sugira uma mudança que você poderia fazer nas condições de operação do 
processo para aumentar o percentual de recuperação do hexano. Qual seria o 
lado negativo