inorgânica resumo do 2 bimestre

Prévia do material em texto

A indústria dos álcalis e do cloro/ Nesta indústria, são obtidos 3 produtos químicos importantes:/ NaOH, também denominado de soda cáustica; Na2CO3; Cloro/ O NaOH e o Cl2 são produzidos simultaneamente pela eletrólise de uma solução de NaCl (salmoura) Processo Nelson já visto./ O Na2CO3 é associado aos outros 2 produtos, O2 e NaOH pelas razões:/ Pode substituir O NaOH em muitas de suas aplicações industriais./ Porque o NaOH pode ser convertido facilmente em Na2CO3, processo denominado “processo cel-soda caustica”/ Até 1995 o Na2CO3 era utilizado no tratamento de águas duras (águas com muitos sais) que impedem a formação de espuma pelos sabões. Hoje se converte Na2CO3 em NaOH e não o contrário./ A obtenção do Na2CO3 - (Processo Solvey)/ Matéria: sal comum NaCl e o calcário CaCO3./ Ele utiliza ainda a amônia NH3, que é recuperada no processo./ Etapas do processo Solvey: / 1° Obtenção do CO2 pela ustulação (decomposição técnica) do calcário./ CaCO3 -> CaO + CO2 / 2° Tratamento da solução concentrada de gás amoníaco NH3 e gás carbônico em excesso onde se forma NH4HCO3 e, reação deste com NaCl formando NaHCO3, que precipita NH4Cl./ NH3 + CO2 + H2O -> NH4 HCO3 ↓ bicarbonato de amônio/ NH4 + HCO3 +NaCl -> NaHCO3 + NH4HCl/ 3° Decomposição técnica do bicarbonato de sódio resultando no carbonato de sódio./ 2 NH4 HCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2 (H2CO3)/ 4° Recuperação do NH3 por meio do tratamento do cloreto de amônio (2ª etapa) com a calvira CaO (1ª etapa) em meio aquoso. / CaO + H2O -> Ca(OH)2/ 2NH4Cl + Ca(OH)2 -> CaCl2 + 2NH3 + 2H2O / Obs.: o NaCO3 é solido e permanece em solução e é obtido por filtração e evaporação. / Você obtém ele finalmente no estado solido e seco sendo então movido e empacotado. / Aplicações dos metais alcalinos na indústria:/ 60% de todo o sódio produzido era destinado para formar uma liga de Na/Pe (Platina) que era usada na fabricação do chumbo tetraetila PbEt4 e chumbo tetrametila PbMe4 contra explosões. / 20% do sódio metálico produzido é utilizado na redução do TiCl4 (Cloreto de titânio) e do ZrCl (Cloreto de zircônio) para a obtenção desses metais titânio e zircônio./ O restante é utilizado também para a fabricação de Na2O2-1 e do NaH./ O sódio metálico liquido é utilizado ainda como auxiliar na refrigeração de reatores nucleares e ainda em síntese orgânicas, solventes orgânicos e na iluminação pública com lâmpadas de sódio./ A soda caustica NaOH é o álcali mais importante na indústria para a fabricação de papel,/ detergentes, sabão e na fabricação de muitas substancias orgânicas e inorgânicas./ O NaCO3 também é empregado na fabricação de produtos de limpeza, vidros, fosfatos, silicatos, substituindo a soda caustica (NaOH)/ Na2SO4 – industrias papel, detergente e vidro./ NaHCO3 – fermento químico e antiácido./ NaOCl – desinfetante e alvejante./ Li – Baterias para marca passo (coração), aditivo para lubrificantes, medicamentos ex. carbonato de Li – antidepressivo./ K – fertilizante, vidros, pólvora, lentes./ Cs – células fotoelétricas, relógios atômicos, lâmpadas infravermelhas. / Problema 2 – Eletrólise / Uma indústria realiza a eletrólise ígnea do NaCl durante 3 dias de trabalho e utilizando uma corrente de 1000 A. Calcular as massas de sódio e cloro obtidas supondo que o processo tem um rendimento de 95%. P.A: (Cl2= 35,5), (Na= 23). / Resolução: NaCl Na+ + Cl- / Ânodo: Cl ½ Cl2 + é / Cátodo: Na+ + é Na0 / Eqg Cl2 = 35,5/1 = 35,5g / Eqg Na = 23/1 = 23g / M = Eq.i.t (s)/96500 / MCl2 = 35,5 x 1000 x (3 x 24 x 60 x 60) = 259200 seg ÷ 96500 / MCl2 = 95.353, 36 g Cl2 / MNa = 23 x 1000 x (3 x 24 x 60 x 60) ÷ 96500 / MNa = 61.778,23 g de Na / calculo do rendimento: 95. 353, 36 g de Cl2 x 0,95 = 90.585,69g de Cl2 / 61.778,23 g de Na x 0,95 = 58689,31 g de Na / Equivalente grama: É a massa em gramas de um elemento ou substancia capaz de substituir ou de combinar a 1g de hidrogênio ou 8g de oxigênio. (Lei de Richter). / Equivalente químico: É a parte em peso de um elemento ou substância ou de se combinar a parte em peso de 1 átomo e hidrogênio ou ½ átomo de oxigênio. / Equivalente grama de ácidos: É a relação entre a molécula grama (mol) do ácido e o número de hidrogênios ionizáveis. / Equivalente grama de bases: É a relação entre a massa molar da base e o número de hidroxilas. / Equivalente grama de um sal: É a relação entre a massa molar do sal e a valência total do cátion ou do ânion. / Densidade de um gás: D = M/V / Equação dos gases de Clayperon / P.V = n.R.T / N = número de moles / R = 0,082 / T = o kelvin ------ oC + 273 = o kelvin /P = Pressão. / Exercícios sobre metais alcalinos: 1) Uma certa indústria precisa de 20t de óxido de césio diariamente. A partir do césio metálico, calcule: / a) As massas dos gases reagentes necessárias. / b) O volume O2 necessário, a 127 °C e 1,27 atm. de pressão. / P.A: Cs = 132; O = 16. / Resolução: A) Calculo das massas dos reagentes necessários: 2Cs + ½ O2 Cs2O / Césio: 281,8 g de Cs2O ---- 265,8 Cs portanto 20.000.000g --- x g de Cs / X = 18.864,442g de Cs / Oxigênio: 281,8g de Cs2O -- 16g O2 portanto 20 000 000 – y / Y = 1 135 557g de O2 / B) V = x / T = 127 °C = 400K / P = 127 ATM / PV= nRT / n° de mols do O2 = 1 135 557g ÷ 32g = 35 486, 15 mols / V = n.R.T/P = 35.486,15 * 0,082 * 400 ÷ 1,27 = 916.492,75 L de O2 / 2) O bromo é um líquido cuja densidade é 3,19 g/cm3. Por intermédio da reação desse elemento com o potássio, precisamos preparar 300Kg de brometo de potássio. / Calcular: A) As massas dos reagentes necessários. / B) O volume de bromo líquido necessário. / K = 39,21 / Br = 79,9 / K + ½ Br2 KBr / Resolução: A) Potássio: 119,11g de KBr ---- 39,21g de K portanto 300.000.000g ---- X / X = 98.757.451,09g de K / Bromo: 119,11g de KBr ----- 79,9 g de Br portanto 300.000.000 --------- Y / Y = 201.242.548, 90g de Br / B) Volume:? / D = m÷v /3,19 = 201.242.48,90 ÷ V /V = 6.308.541,97 mL (63,1 L) / 3) A partir da reação do Ácido Nítrico com Sódio Metálico obtemos em sal e H2. Calcular as massas dos reagentes necessárias para obtermos 106 L de H2 a 50 °C e 0,95 ATM. / Na = 23 / H = 1 / O = 16 / N = 14 / HNO3 + Na0 NaNO3 + ½ H2 / Cálculo dos n° de mols: n = Pv ÷ RT / A) Cálculo das massas dos reagentes pelo n° de moles na reação: ½ mol de H2 ------- 63g de HNO3 portanto 35, 868 mol de H2 --- X / X = 4.51936,87 g de HNO3 / ½ mol de H2 -- 23g de Na portanto 35.868 moles de H2 ------- Y / Y = 1649928,26g de Na / Pelas massas que reagem: / m = n * mm / N = mm / 2 – 35,868 = m / 2g (massa de H2) = 71763g / 63g de HNO3 ------- 1g de H2 portanto X --- 71736 g de H2 / X = 451936, 87 g / 4) 4. Uma indústria precisa obter 500Kg de Autileto de Sódio por dia por intermédio de reação do Acetileno com o sódio metálico. Calcular as massas dos reagentes necessárias sabendo-se que a pureza do Acetileno é 90% e do sódio 95%. / C = 12 / Na = 23 / H = 1 / H – C ≡ C – H + Na H – C ≡ C – Na + ½ H2 / A) Cálculo das massas dos reagentes / 48Kg de Na ---- 26Kg de Acetileno portanto 500Kg de Na --- X / X = 270,8 Kg de Acetileno porém a pureza é de 90% / 90Kg de Acetileno puro --- 100kg de Acetileno Industrial /270,8 Kg de Acetileno puro --- X / X = 300,9 Kg de acetileno industrial / B) 48 Kg de Acetileno de Na --- 23Kg de Na portanto 500 Kg de Acetileno de Na ---- X / X = 239,5 Kg de Na / Porém a pureza do sódio é 95% / 95Kg de Sódio ----- 100Kg de Sódio Industrial (impuro) / 239,8 de Sódio Puro ------------ Y / Y = 252,1 Kg de Sódio Industrial. / Problemas sobre eletrólito: 1) Na eletrólise ígnea do KCl obtem-se gás cloro e potássio metálico. Realizando-se uma eletrólise durante 100h com uma corrente de 750A, quais as massas de Cl2 e K obtidas ? / PA: Cl2 = 35,5; K = 39 / KCl K+ + Cl- / O eqg de um elemento é igual à relação entre o átomo grama desse elemento e a sua valência. / Eqg Cl = 35,5g ÷ 1 = 35,5 g / Eqg K = 39g ÷ 1 = 39 g / M = eqg . i . t ÷ 96500 / MCl2 = 35,5 * 750 * (100 * 60 * 60) = 360 000 s ÷ 96500 = 99326,42 g de Cl2 / MK = 39 * 750 * 360 000 s / 96500 = 109 119, 17 g de K (potássio) /