Físico-Química(UPE 2013) Cinética Química Tópico resolvido

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Vivianne
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Out 2021 22 17:02

(UPE 2013) Cinética Química

Mensagem não lida por Vivianne »

Um dos contaminantes do petróleo e do gás natural brutos é o H2S. O gás sulfídrico é originário de processos geológicos, baseados em diversos mecanismos físicoquímicos ou microbiológicos, os quais necessitam de: uma fonte de enxofre, por exemplo, íons sulfato; um mediador, como as bactérias ou as elevadas temperaturas de subsuperfície, e um agente catalisador cuja presença alterará a velocidade da reação de oxi-redução da matéria-orgânica.

Um dos processos tecnológicos para a remoção do H2S no petróleo se baseia na sua reação com o oxigênio, conforme indicado na equação (I).

[tex3]H_{2}S_{(g)} + O_{2(g)}\rightarrow 2S_{(s)}+ 2H_{2}O_{(l)}[/tex3] (I)

No entanto, com base na premissa econômica, é comum o lançamento contínuo de baixos teores de H2S diretamente na atmosfera, sem tratamento que acabam reagindo na atmosfera e retornando ao ambiente sob forma de SO2, conforme mostra a equação II, indicada a seguir:

[tex3]H_{2}S_{(g)} + O_{3(g)}\rightarrow SO_{2(g)}+ H_{2}O_{(l)}[/tex3]

Mainier, F. B.; Rocha, A.A. H2S: novas rotas de remoção química e recuperação de enxofre. 2o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo & Gás (Adaptado)

Dados:

2 H2S (g) + 3 O2 (g) → 2 SO2 (s) + 2 H2O (ℓ) ΔH = -1124 kJ

3 S (s) + 2 H2O (ℓ) → 2 H2S (g) + SO2 (g) ΔH = +233 kJ


A seguir, são apresentadas quatro afirmativas associadas à contaminação do petróleo e do gás natural brutos com o H2S.

I. O tipo de processamento dado ao petróleo e ao gás natural pode contribuir para a formação da chuva ácida.
II. A oxidação do H2S com agentes oxidantes, como oxigênio, no tratamento do petróleo é um dos principais fatores que tem comprometido a existência da camada de ozônio.
III. O sulfato de cálcio (CaSO4) e/ou o sulfato de bário (BaSO4), presente(s) em sedimentos marinhos, serve(m) como fonte natural de SO4
2- para os mecanismos de geração de H2S que se misturam ao petróleo.
IV. Quando 16 kg de enxofre são produzidos, de acordo com a equação I, a variação de entalpia para a reação e a quantidade de calor produzido no tratamento oxidativo do H2S com o oxigênio são, respectivamente, ΔH = –530 kJ e 1,3 x 105 kJ.

Considerando as informações contidas no texto e o conhecimento acerca das temáticas envolvidas, está CORRETO apenas o que se afirma em

a) I e II.
b) II e III.
c) III e IV.
d) I, III e IV.
e) II, III e IV.
Resposta

d) I, III e IV.
Por favor, como é feito o cálculo da IV? Foi a única que não consegui entender




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Jigsaw
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Re: (UPE 2013) Cinética Química

Mensagem não lida por Jigsaw »

Vivianne, essa questão foi resolvida do PIR2 FORUMEIROS (ainda não tive tempo de analisá-la) caso a duvida persista depois podemos discuti-la melhor:
Re: Entalpia
Mensagem por Christian M. Martins Qua 30 Set 2015, 02:05

I. Verdadeira. A chuva ácida se forma a partir da emissão de SO2 segundo as seguinte reações ocorridas na atmosfera: 1SO2+ 1/2O2 ---> 1SO3
1SO3 + 1H2O ---> 1H2SO4

II. Falsa. Não tem muito haver não. Aquela reação com o ozônio só está ali para pegadinha. O que está mais relacionado com a destruição da camada de ozônio são os clorofluorocarbonetos.

III. Verdadeira. Atuam pelas seguinte reações: 1CaSO4 ---> 1Ca^(2+) + 1SO4^(2-)
1BaSO4 ---> 1Ba^(2+) + 1SO4^(2-)

IV. Verdadeira. 2H2S + 1O2 ---> 2S + 2H2O = 2/3H2S + 1O2 ---> 2/3SO2 + 2/3H2O (1/3 da primeira)
4/3H2S + 2/3SO2 ---> 2S + 4/3H2O (inverso e 4/6 da segunda)

∆H = 1/3*(-1124) + 4/6*(-233) = -530 kJ.

Tomando O2 como referência para o segundo cálculo: 16000/32 = 500 mols. Proporção 2:1, portanto, 250 mols de O2.

250 * 530 = 132500 = 1,33x10^(5) kJ liberados.



PS: estranhei seu gabarito e fui checar o da UPE, e o gabarito correto, como imaginava, é D.
https://pir2.forumeiros.com/t98459-entalpia




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Re: (UPE 2013) Cinética Química

Mensagem não lida por Vivianne »

Jigsaw, obrigada! Havia visto a resolução no pir2, mas não entendi o motivo de ter multiplicado a 1ª reação por 1/3 e invertido a 2ª e multiplicado por 4/6 (por que não fazê-la direto com os coeficientes só balanceados?), então postei a questão aqui
Jigsaw escreveu:
Seg 25 Out, 2021 17:46
2H2S + 1O2 ---> 2S + 2H2O = 2/3H2S + 1O2 ---> 2/3SO2 + 2/3H2O (1/3 da primeira)
4/3H2S + 2/3SO2 ---> 2S + 4/3H2O (inverso e 4/6 da segunda)



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Re: (UPE 2013) Cinética Química

Mensagem não lida por Jigsaw »

Vivianne escreveu:
Ter 02 Nov, 2021 07:48
Jigsaw, obrigada! Havia visto a resolução no pir2, mas não entendi o motivo de ter multiplicado a 1ª reação por 1/3 e invertido a 2ª e multiplicado por 4/6 (por que não fazê-la direto com os coeficientes só balanceados?), então postei a questão aqui
Jigsaw escreveu:
Seg 25 Out, 2021 17:46
2H2S + 1O2 ---> 2S + 2H2O = 2/3H2S + 1O2 ---> 2/3SO2 + 2/3H2O (1/3 da primeira)
4/3H2S + 2/3SO2 ---> 2S + 4/3H2O (inverso e 4/6 da segunda)
Vivianne, você conseguiu chegar no GABARITO com os coeficientes só balanceados?



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Re: (UPE 2013) Cinética Química

Mensagem não lida por Vivianne »

Entendi, Jigsaw. Obrigada.



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Re: (UPE 2013) Cinética Química

Mensagem não lida por Jigsaw »

Vivianne escreveu:
Qua 03 Nov, 2021 20:56
Entendi, Jigsaw. Obrigada.
PARABENS Vivianne, mas eu vou publicar minha EXPLICAÇÃO caso alguem tenha a mesma dificuldade:

Repare que eu não tenho os valores de ENTALPIA para a reação I então terei que obtê-la atraves da equações III e IV (que possuem valores de entalpia)

[tex3]\mathsf{2\ H_2S+O_2\rightarrow 2\ S +2\ H_2O}[/tex3]

Na equação I eu tenho apenas 1 molécula de O2 então temos que dividir a equação III por 1/3 para obtermos 1 molécula de O2:

[tex3]\mathsf{\frac{2}{3}\ H_2S+O_2\rightarrow \frac{2}{3}\ SO_2 +\frac{2}{3}\ H_2O}[/tex3]

Na equação I não há SO2, entao para cancelarmos o SO2 temos que multiplicar a equação IV por 2/3 e inverter:

[tex3]\mathsf{\frac{4}{3}H_2S+\frac{2}{3}SO_2\rightarrow 2S+\frac{4}{3}H_2O}[/tex3]

Somando-se as equações III e IV com os novos coeficientes temos:

[tex3]\mathsf{\frac{2}{3}\ H_2S+O_2\rightarrow \cancel{\frac{2}{3}\ SO_2} +\frac{2}{3}\ H_2O}[/tex3]
[tex3]\mathsf{\frac{4}{3}H_2S+\cancel{\frac{2}{3}SO_2}\rightarrow 2S+\frac{4}{3}H_2O}[/tex3]

==========================================================

[tex3]\mathsf{2\ H_2S+O_2\rightarrow 2\ S +2\ H_2O}[/tex3]

Determinação da variação de entalpia da reação:

[tex3]\begin{cases}
\mathsf{2\ mols\ H_2S=1124\ kJ \\
\frac{2}{3}=x}
\end{cases}[/tex3]

[tex3]\mathsf{x=374\ kJ}[/tex3]


[tex3]\begin{cases}
\mathsf{2\ mols\ H_2S=233\ kJ \\
\frac{4}{3}=y}
\end{cases}[/tex3]

[tex3]\mathsf{y=155\ kJ}[/tex3]

[tex3]\boxed{\mathsf{\Delta H=x+y=374+155=530kJ}}[/tex3]

quantidade de calor produzido no tratamento oxidativo do H2S com o oxigênio:

[tex3]\begin{cases}
\mathsf{2\times32g\ S=530\ kJ \\
16\times10^3=z}
\end{cases}[/tex3]

[tex3]\boxed{\mathsf{z=132.500\ kJ=1,32\times10^5kJ}}[/tex3]




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