Lista de exercícios: Diagramas: temperatura-composição, líquido-líquido e líquido-vapor (FISQUI 2 + gabarito)

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Lista de Exercícios 
 
 
 
Q1. O diagrama abaixo representa a mistura de dois líquidos voláteis A e B, com comportamento 
ideal. Responda: 
 
(a) Qual o ponto de ebulição dos líquidos A e B 
puros? 
 
(b) Qual é o líquido mais volátil? 
 
(c) Qual o ponto de ebulição da mistura 
contendo 25 mol% de B? 
 
(d) Considere que uma mistura de A e B 
contendo 75 mol% de B são destilados em uma 
coluna de fracionamento que tem eficiência de 
dois pratos teóricos. Qual será a composição 
das primeiras gotas de condensado no final 
desta coluna? 
 
R.: (a) A = 40 oC e B=80 oC. (b) A. (c) 45 oC. (d) aproximadamente 27 mol% de B. 
 
 
Q2. O diagrama ao lado refere-se a uma 
mistura de dois líquidos parcialmente miscíveis. 
 
(a) Indique no diagrama a região onde os dois 
líquidos são miscíveis e a região onde são 
imiscíveis, formando duas fases, uma rica em A 
com traços de B e a outra rica em B com traços 
de A. 
 
(b) Qual a composição das duas fases 
formadas quando 60 mol% de Ae 40 mol% de B 
são misturados a 110 oC. 
 
(c) O que ocorre no ponto em que a 
temperatura é 120 oC? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
R.: (a) resposta gráfica. (b) Composição fase A: 18%mol B 
e 82%mol A, Composição fase B: 20%mol A e 80% mol B. 
(c) Temperatura consoluta superior: os líquidos se tornam 
completamente miscíveis. 
 
 
 
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Q3. Abaixo encontra-se o diagrama de fases para o sistema clorofórmio-acetona. 
 
 
(a) Qual a composição das fases líquida e vapor 
no ponto de ebulição máximo? 
 
(b) É possível começar de uma solução 50/50 
molar de acetona e clorofórmio e separar a 
mistura em acetona e clorofórmio puro? Explique 
 
(c) Este tipo de diagrama de fases é chamado de 
diagrama de fases azeotrópica de máxima. 
Esquematize um diagrama de Temperatura-
Composição que tenha um mínimo. O que levaria 
um diagrama de fases ter um azeótropo de 
máxima, e de mínima? 
 
aproximadamente 0,63. (b) Sim, é possível. Encontra-se 4 prátos teóricos para obtenção de acetona pura. 
(c) Azeótropo de máxima: as interações entre A e B estabilizam o líquido, e o vapor começa a se 
formar em temperaturas maiores que as substâncias puras, por exemplo, HCl e H2O. Azeótropo de 
mínima: as interações entre A e B desestabilizam o líquido e o vapor se forma em temperaturas menores que 
das substâncias puras, por exemplo, etanol e água. 
 
 
Q4. Considere o diagrama de Temperatura-Composição do equilíbrio líquido-gás para o sistema 
água+acetato de etila a 1 atm abaixo. 
 
 
(a) Identifique os pontos A, B e C no diagrama. 
 
(b) Considere 100 moles de uma mistura de 
composição 30% molar em acetato de etila é 
 
aquecida de 70 oC a 100 oC. Que transformações ocorrem 
durante esse processo de aquecimento? 
 
(c) Partindo da composição informada no item anterior, 
determine a composição e a quantidade das 
 
fases em equilíbrio à temperatura de 85 oC. 
 
R.: (a) A= temperatura de ebulição da água. B= temperatura de ebulição do acetato de etila. C= temperatura de ebulição do 
azeótropo e composição do azeótropo. (b) Ocorre evaporação a 80 oC formando um gás com a mesma composição do 
líquido (mistura). (c) A 85 oC ocorre a formação de um sistema bifásico. Pela regra da alavanca a fase vapor é 1,5x maior 
que a fase líquida nesta temperatura. 
 
Q5. Líquidos iônicos representam uma classe de compostos líquidos à temperatura ambiente com 
propriedades interessantes sob o ponto de vista ambiental. São formados geralmente por um cátion 
orgânico e um ânion inorgânico. Por exemplo, o cátion [C4MIM]+ refere-se ao 1 butil-3-metil-imidazólio 
e combina-se com o ânion inorgânico [NTf2]-Bis((trifluorometil)sulfonil)imida. Os resultados a seguir 
R.: xclor 
dizem respeito à misturas binárias de [C4MIM]+[NTf2]- com solventes ciclohexanol e 1,2-hexanodiol 
(eixo da composição está em porcentagem em massa, m/m %). 
 
(a) Descreva o que acontece no 
arrefecimento de uma mistura 70% (em 
massa) de Líquido Iônico com ciclohexanol 
de 330K a 300K. 
 
(b) Qual a composição das fases em 
equilíbrio à temperatura de 300K para a 
mistura referida? Determine a quantidade 
relativa das fases em equilíbrio para a mistura 
referida. 
 
(c) Qual a composição das fases em 
equilíbrio à temperatura de 310 K para a 
mistura de Líquido Iônico com 1,2-hanaxodiol 
em 40% em massa? Determine a quantidade 
relativa das fases em equilíbrio para a 
mistura. 
 
R.: (a) formação de duas fases. (b) Há 6,5x mais líquido iônico que ciclohexanol nesta temperatura. (c) Há 3,33x mais 
líquido iônico que 1,2-hexanodiol nesta temperatura. 
 
Q6. Construa o diagrama de fases líquido-líquido para dois líquidos parcialmente imiscíveis A e 
 
B com os dados a seguir: 
 
T (
o
C) 9 22 33 40 45 51 58 58 51 45 40 
 
% massa A1 9 14 20 26 31 39 55 82 91 96 100 
(a) Calcule a temperatura e a composição do ponto consoluto superior. 
 
(b) Identifique as regiões com duas fases e com uma fase. 
 
(c) Faça um esquema representando o sistema físico. 
 
(d) Em uma mistura com 40g de A e 60g B, calcule as proporções relativas de A na fase I e 
de B na fase II à 50 oC. 
(e) Determine as concentrações de B na fase I e de A na fase II. 
 
R.: Aproximadamente 60
o
C. (b) resposta gráfica. (c) Resposta gráfica. (d) (fase II) B = 26x (fase I)A. (e) 
 
Na fase I: 8% B e 92% A. Na fase II: 38%A e 62% B. 
 
 
 
 
 
 
 
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