A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
25 pág.
Equilíbrio de fases - exercícios + resolução

Pré-visualização | Página 1 de 10

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
Departamento de Físico-Química 
Físico-Química I – Turma 3as e 5as - tarde – Prof. Raphael Cruz 
7a Lista de Exercícios 
 
 
EQUILÍBRIO DE FASES 
 
 
Exercício 1. 
 
 Pode-se admitir que as misturas dos alcoóis n-propílico e n-butílico são soluções ideais. As 
tabelas estampadas a seguir contêm dados a respeito do equilíbrio líquido-vapor dos sistemas formados 
pelo propanol e butanol. A tabela I contém as temperaturas e as composições das fases em equilíbrio, 
sob pressão de 760 mm Hg e da tabela II constam as pressões e as composições das fases em 
equilíbrio, na temperatura de 110oC. Nestas tabelas, x1 e y1 são as frações molares do propanol. 
Tabela I (p = constante = 760 mm Hg). 
Temperatura de equilíbrio (oC) 97 100 103 106 109 112 115 117 
Composição da fase líquida (x1) 1,00 0,78 0,61 0,45 0,30 0,17 0,06 0,00 
Composição da fase vapor (y1) 1,00 0,90 0,78 0,65 0,50 0,34 0,16 0,00 
 
Tabela II (T = constante = 110oC) 
Pressão de equilíbrio (mm Hg) 570 600 750 900 1050 1200 1270 
Composição da fase líquida (x1) 0,00 0,04 0,25 0,47 0,69 0,90 1,00 
Composição da fase vapor(y1) 0,00 0,12 0,45 0,66 0,82 0,95 1,00 
Pede-se: a) construir os diagramas de equilíbrio dos sistemas formados pelo propanol e 
butanol: um diagrama no plano da temperatura contra a fração molar (a 760 mm Hg) e o 
outro no plano da pressão contra a fração molar (a 110oC); b) representar no diagrama apropriado e 
descrever detalhadamente os seguintes sistemas, nas condições especificadas: sistema 1: 2,82 moles de 
propanol e 3,18 moles de butanol, a 108oC e sob pressão de 760 mm Hg; sistema 2: 4,20 moles de 
propanol e 1,80 mol de butanol, a 110oC e sob pressão de 1000 mm Hg: sistema 3: 1,75 mol de 
propanol e 3,25 moles de butanol, a 110oC e sob pressão de 760 mm Hg. 
 
 
Exercício 2. 
 
 As soluções constituídas de clorobenzeno e bromobenzeno são soluções ideais. A 137 oC as 
pressões de vapor desses líquidos puros valem, na ordem: 860 mm Hg e 450 mm Hg. Nesta 
temperatura e sob pressão de 1,01 bar, adiciona-se clorobenzeno a 2 moles de bromobenzeno. Que 
quantidade se deve adicionar do primeiro ao segundo para se atingir o ponto de bolha do sistema? E 
para se alcançar o ponto de orvalho, que quantidade se deve juntar de clorobenzeno aos dois moles de 
bromobenzeno? Qual o estado do sistema após a adição de 8 moles de clorobenzeno aos 2 moles de 
bromobenzeno? Neste último sistema, quantos moles de um e de outro componente estarão líquefeitos 
e quantos moles estarão vaporizados? Tudo a 137 oC e sob pressão de 1,01 bar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exercício 3. 
 
 A acetona e o clorofórmio formam um azeótropo a 64,7 oC, sob pressão de 1,01 bar, com a 
seguinte composição: 0,34 de fração molar de acetona e 0,66 de fração molar de clorofórmio. Sabendo 
que as pressões de vapor da acetona e do clorofórmio, puros e a 64,7 oC, valem, na ordem, 1012 mm 
Hg e 848 mm Hg, determinar as atividades e os coeficientes de atividade da acetona e do clorofórmio 
na solução azeotrópica. Sabe-se, com os dados fornecidos, que tipo de azeótropo a acetona e o 
clorofórmio formam? É azeótropo de máximo ou é de mínimo? 
 
 
Exercício 4. 
 
 Para se obter álcool comercial 
(azeótropo de etanol e água a 89,4% molar 
em etanol) destila-se fracionadamente 1000 
litros (medidos a 25 oC) de uma solução 
aquosa a 20% molar em etanol. Que volume se obterá de álcool comercial, medido a 25 oC? Na tabela 
acima são dados os volumes parciais molares da água e do etanol, a 25 oC, em duas soluções desses 
líquidos. 
 
 
Exercício 5. 
 
 As misturas de água e álcool n-butílico formam sistemas que, sob pressão de 1,01 bar e a 93 oC, 
podem ser constituídos de três fases em equilíbrio: solução conjugada , com 79,9% de butanol e 
20,1% de água, solução conjugada , com 7,7% de butanol e 92,3% de água e azeótropo heterogêneo, 
com 55,5% de butanol e 44,5% de água. (As percentagens fornecidas são percentagens ponderais). 
Sabendo que as temperaturas de ebulição normal do butanol e da água são iguais a 117,7 oC e 100 oC, 
esboçar o diagrama de equilíbrio dos sistemas formados por estes líquidos. Determinar as massas das 
soluções  e , no ponto de bolha, de um sistema com 300 g de butanol e 900 g de água. Quanto 
restará destas soluções quando se formarem 200 g de vapor? Qual a quantidade mínima de vapor 
formada, para que desapareça deste sistema uma das soluções? 
 
 
Exercício 6. 
 
 O cádmio e o bismuto 
formam um eutético, a 140 oC, com 
40% em peso de cádmio. As 
temperaturas de fusão dos metais 
puros são: 321 oC para o cádmio e 
271 oC para o bismuto. As tabelas 
ao lado contêm as percentagens 
ponderais de cádmio nas soluções 
saturadas em cádmio ou nas 
saturadas em bismuto, em algumas 
temperaturas. Construir o diagrama de equilíbrio dos sistemas cádmio-bismuto. Determinar as quanti- 
Solução V água (cm
3/mol) V etanol (cm
3/mol) 
20,0% 17,6 55,2 
89,4% 16,9 56,8 
Tabela I Tabela II 
Soluções saturadas em Cd Soluções saturadas em Bi 
T(oC) % ponderal de Cd T(oC) % ponderal de Cd 
170 50 242 10 
205 60 210 20 
237 70 178 30 
267 80 ---- -- 
295 90 ---- -- 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
Departamento de Físico-Química 
Físico-Química I – Turma 3as e 5as - tarde – Prof. Raphael Cruz 
7a Lista de Exercícios 
 
 
 
 
 
dades de cádmio e bismuto de um sistema, a 240 oC, cuja massa total é igual a 140 g e que se satura 
com 40 g de cádmio sólido. Descrever os fenômenos que ocorrem ao se resfriar isobaricamente uma 
solução contendo 100 g de cádmio e 300 g de bismuto. 
 
 
Exercício 7. 
 
 A anilina (componente A) e o fenol (componente B) formam um composto equimolar AB e 
dois eutéticos, E1 e E2 . Da tabela ao lado constam as concentrações das soluções saturadas, em 
percentagem molar de fenol, em diversas temperaturas, em oC. Estão destacadas na tabela as fases 
sólidas que saturam as soluções: B(s), B(s) + AB(s), AB(s) + A(S) ou A(s). Estão assinaladas também 
a temperatura da fusão congruente do composto AB (C) e as temperaturas dos eutéticos (E1 e E2). 
Construir o diagrama do equilíbrio sólido-líquido dos sistemas anilina-fenol. Descrever os sistemas 
invariantes anilina-fenol. Dizer que sólido, puro e cristalino, será obtido pelo resfriamento de uma 
solução constituída de 4,9 moles de anilina e 2,1 moles de fenol. Determinar quanto será obtido, no 
máximo, deste sólido puro. Determinar as frações sólidas obtidas quando todo o sistema estiver 
cristalizado. 
 
 
 
 
 
 
 
Exercício 8 
 
 
 
T (oC) % de B 
B(s) 
40,5 100 
36,7 95 
32,0 90 
25,9 85 
B(S) + AB(s) 
14,8(E1) 78,8 
AB(s) 
22,3 70 
28,6 60 
30,0 55 
30,6(C) 50 
30,4 48 
30,0 45 
28,5 40 
22,0 30 
10,1 20 
3,7 15 
-6,5 10 
AB(s) + A(s) 
-11,7(E2) 7,7 
A(s) 
-9,7 5 
-6,1 0 
T(oC) % de B T(oC) % de B 
A(s) 
650 0 575 20 
640 6 540 26 
625 10 505 30 
600 16 471 34 
A(s) + AB(s) 
449(E1) --------------------------- 35 
AB(s) 
470 40 487 55 
488 45 465 60 
495(C) 50 48 63 
AB(s) + AB4(s) 
428(E2) --------------------------- 65 
AB4(s) + B(s) 
445(I) ----------------------------- 69 
B(s) 
540 75 715 90 
620 80 745 94 
673 85 774 100 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
Departamento de Físico-Química 
Físico-Química I – Turma 3as e 5as - tarde – Prof. Raphael Cruz 
7a Lista de Exercícios 
 
 
 
 
 
 O cloreto de manganês (A) e o cloreto de potássio (B) formam dois compostos: o composto AB 
e o composto AB4. A tabela acima contém as solubilidades de diversos sistemas MnCl2-KCl e as 
respectivas temperaturas (as solubilidades se representam pela percentagem molar de KCl - % de B). 
Nesta tabela estão destacadas as correspondentes fases sólidas que saturam as soluções que se seguem 
ao destaque [A(s), A(s) + AB(s), AB(s), AB(s) + AB4(s)e B(s)] e também se assinalam na tabela os 
eutéticos formados (E1 e E2), a fusão congruente (C) e a fusão incongruente (I). a) Construir

Crie agora seu perfil grátis para visualizar sem restrições.