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DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA 
DISCIPLINA QUI 03310 – FÍSICO-QUÍMICA II-B 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 4 
 
Equilíbrio de Misturas Líquidas Binárias com o Vapor 
 
INTRODUÇÃO 
 
Na presente unidade, será examinado o comportamento de misturas líquidas, 
principalmente binárias, em equilíbrio com a fase vapor, sob o enfoque da regra das fases, 
considerando os seguintes casos: 
1) Líquidos totalmente miscíveis 
2) Líquidos parcialmente miscíveis 
3) Líquidos totalmente imiscíveis 
4) Distribuição de um soluto entre dois líquidos imiscíveis 
 
 
OBJETIVOS 
 
1. Caracterizar os diferentes tipos de diagramas de equilíbrio entre soluções líquidas 
binárias e seu vapor, sob temperatura e pressão constantes. 
2. Aplicar os princípios estabelecidos no item anterior à destilação em equilíbrio e à 
destilação fracionada. Calcular o número de pratos teóricos de uma destilação. 
3. Caracterizar o comportamento de líquidos parcialmente miscíveis, traçando seu 
diagrama de equilíbrio sob pressão constante, prevendo, por meio da regra das fases, 
os resultados obtidos na destilação. 
4. Examinar o comportamento de líquidos totalmente miscíveis em equilíbrio com seu 
vapor, aplicando as relações estabelecidas à destilação por arraste de vapor. 
5. Estabelecer, por via empírica e por via termodinâmica a lei da distribuição de um soluto 
entre dois líquidos imiscíveis. 
 
Problemas 
 
A) DESTILAÇÃO DE MISTURAS BINÁRIAS 
 
1) Misturas de Metilciclohexano (M) e tolueno(T) são frequentemente usadas para determinar o 
número de pratos teóricos de colunas de fracionamento. OS dados de equilíbrio 
correspondentes a este sistema a 760 mmHg são: 
 
Fração Molar 
de M no 
líquido 
 
0,100 
 
0,200 
 
0,300 
 
0,400 
 
0,500 
 
0,600 
 
0,700 
 
0,800 
 
0,900 
 
1,000 
Fração Molar 
de M no 
vapor 
 
0,143 
 
0,270 
 
0,378 
 
0,470 
 
0,560 
 
0,650 
 
0,737 
 
0,818 
 
0,906 
 
1,000 
 
Os pontos de ebulição de M e T são, respectivamente, 100,8 oC e 110,7 oC. 
Determine, pelo método de McCabe-Thiele, o número de pratos teóricos de uma 
coluna que produz um destilado contendo 70 mol% de M, a partir de um alimentador 
que injeta líquido com 30 mol% de M. 
 
Resposta: 6 pratos teóricos (7degraus) 
 
2) Álcool Isobutílico (Teb = 107,9 oC) e brometo de isobutila (Teb = 91,0 oC) formam um 
azeótropo a 88,8 oC, contendo 12 % em peso de álcool. 
 
a) Trace de modo aproximado as curvas de ponto de ebulição-composição. 
b) Qual dos componentes pode ser obtido puro por destilação fracionada de uma 
mistura com 50 % em peso de cada um? 
 
Resposta: O álcool. 
 
3) O diagrama abaixo refere-se ao sistema acetato de etila-água. Uma solução de fração molar 
0,50 é aquecida em frasco aberto. Com relação a esse sistema calcule: 
 
 
 
 
a) A temperatura em que teve início a ebulição do líquido. 
b) A composição da solução quando a temperatura de ebulição do sistema subiu de 
5 oC; a composição do vapor que se forma nesta temperatura. 
c) A composição da última gota do líquido se a ebulição fosse continuada até o fim em 
frasco aberto. 
d) Seja um sistema contendo 3 mols de acetato de etila e 5 mols de água. Que 
quantidade de acetato de etila deve ser adicionada a esse sistema para se atingir a 
composição da mistura azeotrópica? 
 
 
4) Seja o sistema líquido A-B, cujos pontos de ebulição variam com a composição do líquido 
conforme a tabela abaixo: 
 
Teb (oC) 100 104 110 120 125 100 57,7 50 
% ponderal de B no 
líquido 
0 10 20 30 35 50 90 100 
% ponderal de B no 
vapor 
0 2,1 6 22,5 35 70 95 100 
 
 
a) Construa o diagrama de equilíbrio com os dados acima (Teb x composição). 
b) Que desvio apresenta esse sistema em relação à lei de Raoult? Qual a composição 
do azeótropo? 
c) Uma solução líquida do sistema acima, contendo 60 % de B é aquecida em 
recipiente fechado, sob pressão constante, até que 50 % da solução evaporou. 
Estime a composição do líquido em equilíbrio com o vapor. A que temperatura se dá 
tal equilíbrio? 
d) Qual dos líquidos pode ser obtido puro no destilado quando se faz uma solução 
fracionada partindo de um líquido com 20 % de B? Qual será a composição do 
resíduo líquido? 
e) Seja um sistema formado por 50 g de B e 50 g de A. Qual a massa e a composição 
de líquido e vapor em equilíbrio, na temperatura de 115 oC? 
 
 
 
 
 
Uma certa quantidade de uma solução de etanol em benzeno, com Xet = 0,20 é introduzida 
num frasco vazio. Uma parte do líquido vaporiza e a solução residual apresenta uma 
pressão de vapor de 750 torr a 72,5 oC. Consultando o diagrama dado abaixo, determine a 
composição da solução líquida e do vapor, no equilíbrio, a 72,5 oC assim como a 
percentagem da solução original que vaporizou. 
 
Respostas: Xet (em equilíbrio) = 0,08 X’et (em equilíbrio) = 0,23 Vaporizaram 75 % 
 
 
 
B) LÍQUIDOS PARCIALMENTE MISCÍVEIS 
 
 
5) Seja o diagrama de equilíbrio para o sistema água anilina (parcialmente miscíveis). Partindo-
se de uma dada mistura dos dois componentes, e aquecendo-a a 110 oC, verifica-se que 
ela contém duas camadas em equilíbrio. A camada rica em anilina pesa 20 g e a rica em 
água pesa 35 g. 
Calcule quantos gramas de anilina devem ser acrescentados a esse sistema, a 110 oC, 
para que ele se torne homogêneo. 
Respostas: a) ponto global: 40 % anilina e 60 % H2O. Devem-se adicionar 77 g de 
anilina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6) A 60 oC, água e fenol formam duas soluções conjugadas. A primeira apresenta 16,8 % em 
peso de fenol e a segunda, 44,9 % de H2O. Calcule a quantidade de água que deve ser 
adicionada a 100 g de uma mistura homogênea dos dois componentes, contendo 80 % de 
fenol, para que ela se torne turva a 60 oC. 
Resposta: 45,19 g de água. 
 
7) Seja o sistema condensado de líquidos parcialmente miscíveis A e B, cujo diagrama de 
equilíbrio a pressão constante é representado a seguir. 
 
 
Determine: 
a) a composição das soluções conjugadas em equilíbrio a 50 oC. 
b) a proporção ponderal entre as camadas em equilíbrio, a 50 oC, sabendo que o 
sistema contém, lobalmente, 60 % em peso de B. 
c) A massa de A contida em cada solução conjugada do sistemna referido no ítem b), 
sabendo que a massa total (original) do sistema é de 120 g. 
Respostas: (MA)a = 33,6 g (MA)b = 14,4 g 
8) Com relação ao mesmo sistema representado no problema anterior, descreva o que 
acontece quando uma mistura contendo 40 % de B é aquecida até 70 oC. Considere uma 
nova situação onde tem-se 100 g de uma mistura contendo 40 % de B a 55 oC. Calcule a 
quantidade mínima de B que lhe deve ser adicionada para que o sistema se torne 
monofásico, nessa temperatura. 
Resposta: Adicionar 172,7 g de B. 
 
 
C) LÍQUIDOS IMISCÍVEIS 
 
 
9) Se uma mistura de água e clorobenzeno (mutuamente imiscíveis) é destilada sob pressão 
externa de 740,2 mmHg, verifica-se que ela ferve a 90,3 oC, a pressão de vapor da água 
pura é 530,1 mmHg. Calcule a % ponderal de clorobenzeno no destilado. A massa molar 
do clorobenzeno é 112 g/mol. 
Resposta: % clorobenzeno = 71,15 % 
 
 
10) Os seguintes dados referem-se a pressão de vapor de CCl4 e H2O a várias temperaturas. 
 
T (oC) 10 20 40 60 80 
P�CCl4(mmHg) 56 91 215 447 843 
P�H2O(mmHg) 9 18 55 149 355 
 
a) Supondo os líquidos imiscíveis, determine graficamente o ponto de ebulição de uma 
mistura sob 1 atm de pressão. 
b) Calcule a percentagem de CCl4 no destilado. 
Respostas: a) 67,5 oC b) 72,4 mol % CCl4 
 
 
11) Um líquido orgânico desconhecido é imiscível com água, e uma mistura dos dois ferve a 
90 oC, sob 750 mmHg de pressão. A pressão de vapor da água nessa temperatura é 
527 mmHg. A análisedo vapor mostra que ele contém 70 % em peso dessa substância 
desconhecida. Qual é o seu peso molecular? 
Resposta: 99,4 g/mol. 
 
 
 
 
12) Água e C10H16 são essencialmente imiscíveis. Uma mistura de ambas substâncias ferve a 
95 oC a uma pressão total de 744 mmHg. A pressão de vapor da água nessa temperatura é 
de 634 mmHg. 
a) Calcule a composição do destilado em percentagem ponderal e molar. 
b) Quantos gramas de vapor de água serão necessários para arrastar 100 g de C10H16? 
Resposta: 76 g de água. 
 
 
D) LEI DA DISTRIBUIÇÃO 
 
 
13) O coeficiente de distribuição do ácido bórico entre água e álcool amílico é de 3,35 a 25 oC. 
Calcule o número de mols de H3BO3 que pode ser extraído de 50 mL de uma solução 
aquosa 0,2 molar desse ácido por uma única extração com 150 mL de álcool amílico. 
Resposta: 0,00472 mols. 
 
14) A 25 oC, o coeficiente de distribuição do H2S entre H2O e C6H6, expresso sob a forma 
CH2O/CC6H6 vale 0,167. Qual é o volume mínimo de benzeno necessário para extrair, em 
uma única vez, 90 % do H2S de um litro de uma solução aquosa 0,1 molar desse ácido a 
25 oC? 
Resposta: 1,503 L 
 
 
15) Quando iodo é distribuído entre CS2 puro e uma solução aquosa 0,125 molar de KI, a 
concentração do iodo no sulfeto de carbono é igual a 0,1896 mols/L. Qual é a concentração 
de íons I3- na fase aquosa? A concentração total de Iodo nessa fase é 0,02832 M. 
Dados: ( ) ( ) −+−+ →+= 3222 625/ 22 IKIKIOHnaCCSnoC II 
Resposta: Concentração de I3- = 0,02802 M 
 
16) Seja o coeficiente de distribuição do ácido láctico entre água e clorofórmio, a 25 oC, dado 
por 0203,0/
23
=OHCHCl CC (concentrações expressas em mol/L). 
a) Qual a quantidade de ácido extraída de 100 mL de uma solução 0,8 M de ácido 
láctico em CHCl3, quando essa for misturada com 100 ml de água? 
b) Qual será a quantidade total extraída, se forem feitas duas extrações consecutivas 
com 50 mL de água cada uma? 
Respostas: a) 0,0784 mols b) 0,0798 mols 
 
17) Os seguintes dados referem-se à distribuição de ácido benzóico entre benzeno e água a 
6 oC. CB e CA são, respectivamente, concentrações do ácido nas camadas de benzeno e 
água. 
 
CB (mol/L) 0,0156 0,0495 0,0835 0,195 
CA (mol/L) 0,00329 0,00579 0,00749 0,0114 
 
Desprezando a leve dissociação do ácido na água, determine quantas moléculas do 
ácido benzóico estão associadas para formar uma partícula no benzeno. 
Resposta: n = 2,03 = 2