Questões Militares de Engenharia Química e Química Industrial

O ácido sulfúrico pode ser produzido a partir de diversas fontes de enxofre. Uma dessas fontes é o mineral pirita (FeS₂ ) que passa por um processo conhecido como ustulação. A ustulação consiste em aquecer o mineral sulfetado a altas temperaturas, na presença de oxigênio, o que leva à produção de dióxido de enxofre (SO₂ ). O dióxido de enxofre é então oxidado a trióxido de enxofre (SO₃ ), na presença de catalisador, o qual é absorvido em água para a produção de ácido sulfúrico.

O óxido metálico obtido segue para as rotas seguintes de tratamento. Para a pirita, a etapa de ustulação até a de produção de ácido sulfúrico pode ser representada pelas seguintes equações químicas.

Dados: FeS₂ = 120g/mol; Fe₂ O₃ = 160g/mol; O₂ = 32g/mol; SO₂ = 64g/mol; SO₃ =80g/mol; H₂O = 18g/mol; H₂SO₄ = 98g/mol

Dado que o mineral pirita é composto por 47% de ferro e 53% de enxofre, em massa, uma empresa que produz 20.000 toneladas por mês de ácido sulfúrico, utilizando um material composto por 70% de pirita e 30% de impurezas. Por mês, a quantidade, em toneladas, de pirita impura consumida pela empresa

Vários processos estão disponíveis para o tratamento de água. As etapas de tratamento dependem, principalmente da fonte, da quantidade necessária a ser tratada e da qualidade necessária em seu uso, ou seja, a água utilizada na lavagem de minérios em indústrias metalúrgicas não necessita ter a mesma qualidade da exigida na fabricação de alimentos. Imagine um processo em que as etapas desinfecção, filtração, floculação e sedimentação apareçam.

A ordem, entre a captação da água e a distribuição para uso urbano, que essas etapas devem aparecer é:

Diagramas ternários são diagramas utilizados para sistemas compostos por três substâncias. Os diagramas ternários podem ter o formato de um triângulo equilátero ou um triângulo retângulo. A figura abaixo é um diagrama triângulo retângulo para um sistema composto por ácido acético, água e éter isopropílico, a 20°C.

Nesse diagrama, as linhas sólidas representam a separação entre as regiões em que há somente uma fase ou duas fases em equilíbrio, e as linhas tracejadas representam as linhas de amarração.

Diagrama triângulo retângulo para o sistema ácido acético, água, éter isopropílico a 20°C

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Um aluno observando esse diagrama fez algumas anotações.

I. Ácido acético é completamente solúvel em água.

II. Ácido acético e éter isopropílico são parcialmente solúveis entre si.

III. Água e éter isopropílico são parcialmente solúveis entre si.

IV. É impossível remover ácido acético de uma solução aquosa utilizando éter isopropílico.

V. Não é possível saber, pelo diagrama, a concentração de água em um determinado ponto.

É correto apenas o que o aluno afirmou em:

Um tubo cilíndrico fechado nas extremidades é dividido em dois compartimentos (A e B) por um pistão móvel. No compartimento A foi adicionado 1g de um gás ideal, que possui massa molar M, a 300K. No compartimento B foi adicionado 1g de um outro gás ideal, que possui massa molar 2M, a 900K.

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Quando o sistema entrar em equilíbrio mecânico, a razão entre os comprimentos y e x, será igual a

Em um reator foram colocados 50mol de uma substância A e 50mol de uma substância B. Essas substâncias reagem segundo as equações.

A + B ⇄ C

A + C ⇄ D

Quando o sistema atinge o equilíbrio, as frações molares de A e B são 0,05 e 0,10, respectivamente. Já as frações de C e D são:

A seguir são apresentadas as entalpias de formação de alguns compostos. Analise-as

SMITH, J. M.; VAN NESS, H. C.; ABBOTT, M. M. Introdução à termodinâmica da Engenharia Química. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. p. 514-515.

A partir da análise desses dados, é correto afirmar que

As equações a seguir são as relações termodinâmicas fundamentais para 1 mol de um fluido homogêneo com composição constante.

As propriedades termodinâmicas expressas nessas equações são: energia interna (U), entalpia (H), energia de Helmholtz (A), energia de Gibbs (G), temperatura (T), pressão (P), volume (V) e entropia (S).

A partir dessas relações fundamentais, é possível encontrar outras correlações que permitem realizar experimentos simples para estudos bastante complexos. Por exemplo, caso queira verificar como a energia de Gibbs varia com a entropia, mantendo-se a temperatura constante, pode-se utilizar os dados de um experimento em que observa-se a variação da(o)

Catalisadores são substâncias que diminuem a energia de ativação de uma dada reação, sem alterar quais são os produtos formados ou a estequimetria da reação. Imagine que você esteja produzindo N₂ e H₂ a partir da decomposição da amônia.

A energia de ativação para essa reação é igual a 150kJ/mol, em um meio homogêneo, na ausência de um catalisador, e cai para 87kJ/mol na presença de um catalisador sólido específico.

Considere as seguintes afirmações sobre a decomposição da amônia.

I. A velocidade da reação na superfície do catalisador depende da área superficial do catalisador.

II. As constantes de velocidade para os dois casos (sem e com catalisador) são iguais.

III. A velocidade no meio homogêneo é igual a da mesma reação no meio heterogêneo.

Está correto o que se afirma em:

O dono de uma empresa verificou que aumentaria muito seus lucros caso passasse a produzir uma de suas matérias-primas, ao invés de comprá-la, apesar do investimento inicial necessário. Essa matéria-prima é produzida a partir da decomposição de uma dada substância A. Ele desejava conseguir uma conversão de 85% utilizando até três reatores, com o menor volume total possível. Primeiramente, ele pediu a um de seus funcionários que estudasse como a velocidade da reação se correlacionava com a conversão do reagente A.

O funcionário apresentou a tabela a seguir, em que a variação do número de moles do reagente A (dN_A/dt) está expressa em mol/s.

A partir desses dados, foi possível desenhar o gráfico a seguir

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Assim, o dono da empresa verificou que, para atender suas condições, o ideal seria utilizar um

Destilação é um processo de separação que se baseia na distribuição dos componentes de uma mistura em uma fase vapor e uma líquida. Os componentes serão separados segundo suas volatilidades. Nos destiladores, os componentes mais voláteis se direcionam para as regiões mais ao topo do equipamento, enquanto as menos voláteis vão para o fundo. O vapor que chega ao topo é condensado e parte é retirado como produto (destilado) e outra parte retorna para o destilador. O líquido que chega ao fundo se direciona para um ebulidor para que os componentes mais voláteis, que foram arrastados para o fundo, possam retornar para o equipamento na forma de vapor, enquanto parte é removida (resíduo).

Para aumentar a eficiência dos destiladores, é comum aquecer a alimentação utilizando calor proveniente do resíduo do processo.

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Considere uma operação em que são alimentados 200kg/h de uma mistura de A e B, que contém 40% em massa do componente A. Deseja-se que o destilado contenha 95%m/m de A e que somente 5% de A alimentado saia no resíduo.

As correntes de destilado e resíduo são, respectivamente:

Um mol de gás, em um vaso fechado, passa por um ciclo termodinâmico de 4 etapas. Na tabela a seguir estão apresentadas as variações da energia interna do gás, o calor adicionado ao sistema e o trabalho realizado pelo sistema em algumas etapas em que foi possível realizar as medições (dados em branco não foram medidos).

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Na quadragésima etapa, foram adicionados 1300J ao sistema na forma de calor e o trabalho realizado pelo sistema foi de

Um vaso fechado, a 120°C, contém 0,55mol de fenol e 0,45mol de tolueno. Nessa temperatura, a pressão de vapor do fenol é 13,0kPa e a do metanol é 131,3kPa.

Considerando que o sistema se encontra no ponto de orvalho, que a fase líquida se comporta como uma solução ideal e a fase vapor se comporta como uma mistura de gases ideais, a pressão no interior do vaso é

O saturador adiabático é um equipamento utilizado para umidificar o ar em um processo industrial. Esse equipamento consiste de uma câmara contendo água no estado líquido sobre a qual passa uma corrente de ar. A água evapora adiabaticamente e, assim, o ar que entra seco no equipamento, sai umidificado. Considerando um saturador adiabático que possua uma câmara que comporta 5.000cm³ de água e com uma altura h de 500cm. Ar seco entra no equipamento e, após umidifcado, sai com água a uma concentração igual a 50% da saturação, a uma velocidade constante, sem que haja perturbações na superfície da água. O nível da água é mantida constante devido ao bombeamento de 20cm³ .h^-1 de água para dentro da câmara. O sistema opera a 25°C (298K) e 101kPa. O coeficiente de difusão da água no ar é igual a 900cm² .h^-1, a densidade da água líquida é 1,0g.cm^-3, a massa molar da água é 18g.mol^-1 e a pressão de vapor da água 3,17kPa.

A constante dos gases pode ser admitida como 8314kPa.cm³ .mol^-1.K^-1.

                                    Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora. 

O fluxo de água que evapora é igual a

Uma maneira bastante simples de calcular a velocidade que um fluido irá atingir ao percorrer uma tubulação é utilizando a equação de Bernoulli. Essa equação é uma forma simplificada de expressar o balanço de energia de um sistema, em que são consideradas somente as energias potencial gravitacional, pressão e cinética.

Fonte: HOLLAND, F. A.; BRAGG, R. Fluid Flow for Chemical Engineers. 2 ed. Londres: Arnold, 1995. p. 16.

Como a equação apresentada não contempla perda de carga, há uma diferença entre os valores de velocidade real e a calculada por essa equação, sendo a velocidade real sempre menor do que a calculada.

Complete a frase: A partir de uma mesma velocidade de entrada na tubulação, haverá um aumento na diferença entre a velocidade calculada pela equação de Bernoulli apresentada e a real ao se

Bombas são equipamentos utilizados para adicionar energia a fluidos, seja pressão, velocidade ou vazão, ou uma combinação dessas formas.

Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) para as sentenças abaixo.

( ) Deve-se realizar a escorva em bombas que não conseguem retirar o ar do seu interior antes de iniciar a operação de bombeamento.

( ) Bombas que trabalham afogadas são bombas com sucção positiva.

( ) O fenômeno de cavitação de bombas é um fator limitante da altura de colocação de uma bomba, de forma que o valor máximo da altura ocorre quando a pressão de entrada da bomba é igual à pressão de vapor do fluido na temperatura de bombeamento.

( ) O NPSH requerido não sofre influência da natureza do fluido.

( ) O NPSH disponível pode ser definido como a carga energética líquida que a bomba necessita para se tornar capaz de succionar o líquido.

( ) Pode-se afirmar que em uma instalação elevatória a bomba não cavitará desde que NPSH disponível for maior ou igual que NPSH requerido.

A sequência correta é:

Nas indústrias siderúrgicas, um dos minerais utilizados para produção de ferro metálico é a hematita (Fe₂ O₃ ). Esse mineral é aquecido a altas temperaturas na presença de carbono (C), para obtenção de ferro metálico e gás carbônico (CO₂ ).

Calcule a razão molar entre as quantidades produzidas de ferro metálico e gás carbônico obtidas nessa reação.

Segundo a interpretação do difratograma de difração raios X da figura abaixo, obtido de uma amostra de dióxido do titânio (TiO₂ ), é correto afirmar que a análise mostra que

Fonte: Curso teórico-prático de difração de raios X.

A cavitação é um fenômeno indesejado no funcionamento das máquinas de fluxo e ocorre em regiões de altas velocidades e baixa pressão dos tubos de sucção em máquinas motoras e geradoras. Ela pode provocar corrosão, desgaste, remoção de partículas e destruição de partes dos rotores das bombas. Tal circunstância faz com que as condições de sucção tenham papel importante no projeto e nas especificações das instalações para o correto funcionamento, tanto de bombas quanto de turbinas.

Com relação ao funcionamento de máquinas de fluxo e o fenômeno da cavitação, marque a alternativa correta.

Muitos foram os pesquisadores que contribuíram para as leis conhecidas como Leis dos Gases. Algumas das contribuições mais importantes dos gases ideais estão resumidas nos postulados na lei de Boyle, lei de Charles, lei de Gay-Lussac e lei de Clapeyron. Com relação às leis dos gases, analise as afirmativas a seguir.

I. De acordo com a lei de Boyle, a pressão e o volume de um gás são inversamente proporcionais entre si para um gás ideal.

II. De acordo com a lei de Gay-Lussac, a velocidade de difusão e de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade.

III. De acordo com a lei de Charles, o volume de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.

IV. De acordo com a lei de Clapeyron, à volume constante, a pressão de uma certa massa constante de um gás é proporcional à temperatura absoluta a qual está submetida.

Está correto apenas o que se afirma em

Em um recipiente é mantida uma determinada massa de gás perfeito, tendo um volume inicial (V_i ), pressão inicial (P_i ) e temperatura inicial igual a 127°C. Se o sistema for alterado para um volume (V_i /3) e a pressão (3P_i /2), qual será a temperatura do gás no recipiente em °C?