Questão 5

IME 2019

Química

(IME - 2019/2020 - 2ª FASE)

Informações de Tabela Periódica:

Constantes:

Constante de Faraday: 1 F = 96500 $Ccdot mol^{-1}$
Número de Avogadro: 6,02 x 10²³
Constante Universal dos Gases = $\0,082atmcdot Lcdot K^{-1}cdot mol^{-1} = 62,3 mmHgcdot Lcdot K^{-1}cdot mol^{-1} = 8,314 Jcdot mol^{-1}cdot K^{-1}$

$In 2 = 0,693 In3=1,1 e =2,72$

Equação de Nernst: $E=E^0-frac{0,059}{n}log Q$

Conversão: T(K) = t(ºC) + 273

Na figura abaixo, é mostrado o diagrama de fases Temperatura $versus$ Composição (fração molar) de dois líquidos voláteis, hexano ( $P.E.=69^circ C$ ) e octano ( $P.E.=126^circ C$ ), para a pressão de 1 atm.

Considere uma mistura binária líquida ideal de hexano e octano, contendo 20% de hexano. Quando essa mistura é aquecida, ela entra em ebulição, possibilitando a marcação do ponto A, que representa o líquido $alpha$ em ebulição e o ponto B, que representa o vapor $eta$ gerado pela vaporização do líquido $alpha$ . Considere, agora, que o vapor $eta$ seja condensado e em seguida vaporizado, gerando o vapor $gamma$ .

Com base nessas informações, determine a:

a) composição no ponto B;

b) temperatura aproximada de ebulição da mistura líquida de partida que contém 20% de hexano;

c) composição do líquido formado pela condensação do vapor $eta$ ;

d) composição do vapor $gamma$ .

Gabarito:

Resolução:

a) Analisando o gráfico, podemos descobrir a localização do ponto A:

Ponto na curva do líquido (curva de baixo) que corresponde a $x_{octano}=0,80$ e $x_{hexano}=0,20$ . A partir disso, encontramos a temperatura de ebulição do líquido $alpha :T_{ebalpha} cong 104 ^circ C$

Podemos, ainda, encontrar a localização do ponto B:

Ponto na curva do vapor (curva de cima) que corresponde $alpha :T_{ebalpha} cong 104 ^circ C$ .

Logo, como esse ponto representa o vapor $eta$ , encontramos que:

$Y^eta _{octano}cong 0,50 e Y^b_{hexano}cong 0,50$

b) Conforme visto no item anterior: $T_{ebalpha} cong 104^circ C$

c) O líquido produzido pela condensação do vapor $eta$ tem a mesma composição dele: $X^eta _{octano}cong 0,50 e x^eta _{hexano}cong 0,50$

d) Para encontrar a composição do vapor $gamma$ , devemos encontrar o correspondente na curva do vapor à temperatura de ebulição do líquido gerado pela condensação do vapor $eta$ . Logo:

$Y^gamma _{octano}cong 0,22 e Y^gamma_{hexano}cong 0,78$

Questão 5

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