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Exercícios sobre destilação fracionada

Estes exercícios sobre destilação fracionada contêm questões envolvendo esse importante e potente método de separação de misturas homogêneas e suas aplicações.

Publicado por: Stéfano Araújo Novais

Questões

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  1. Questão 1

    (UFU – 1ª Fase – 2024.2) O refino de petróleo consiste na separação dos seus componentes por meio da destilação fracionada a qual tem o objetivo de fragmentar uma mistura complexa em frações mais simples: hidrocarbonetos com diferentes propriedades físicas e químicas e aplicações diversas. O fator determinante para ocorrer a separação é a temperatura de ebulição de cada substância. O funcionamento da torre de destilação ocorre no sentido ascendente, de maneira que as frações menos voláteis sairão primeiramente nas partes inferiores, enquanto as frações mais voláteis sairão nas partes superiores por último, após sucessivas evaporações/condensações.

    Disponível em: https://www.todamateria.com.br/refino-petroleo/. Acesso em: 26 fev. 2024.

    Supondo que uma mistura de petróleo, contendo os hidrocarbonetos representados à esquerda do quadro abaixo, tenha sido destilada na coluna de fracionamento, representada à direita, assinale a alternativa que apresenta a ordem de saída na coluna de destilação fracionada, de baixo para cima, do menos volátil para o mais volátil.

    Ilustração representando quatro hidrocarbonetos e uma torre de destilação fracionada do petróleo.
    Disponível em: https://www.infoescola.com/quimica/destilacao-fracionada/#google_vignette. Acesso em: 10 Jan.
    1. 2,3-Dimetil-butano / 2,2,4 – trimetilpentano / decano / ciclodecano
    2. Decano / 2,3-dimetil-butano / ciclodecano / 2,2,4 – trimetilpentano.
    3. Decano / 2,2,4 – trimetilpentano / 2,3-dimetil-butano / ciclodecano.
    4. Ciclodecano / decano / 2,2,4 – trimetilpentano / 2,3-dimetil-butano.
  2. Questão 2

    (UNICENTRO/2023) Quando abastecemos nosso carro, não pensamos nos caminhos que aquele combustível percorreu para chegar até o posto de abastecimento. No caso da gasolina, que é um combustível proveniente do petróleo, o primeiro passo desse percurso é a extração em alto-mar, seguido por uma série de processos físicos e químicos.

    Com base nos conhecimentos sobre química, gasolina e seus processos, considere as afirmativas a seguir.

    1. A gasolina é derivada do petróleo, sendo composta por uma mistura de hidrocarbonetos contendo de 5 a 10 átomos de carbono.
    2. Substâncias com menores pontos de ebulição, mais voláteis, têm fortes ligações intermoleculares.
    3. Em uma destilação fracionada, os compostos com maiores pontos de ebulição ficam na parte superior da coluna de fracionamento.
    4. O petróleo passa por destilação fracionada para separar os componentes da mistura homogênea líquida em seus derivados.

    Assinale a alternativa correta.

    1. Somente as afirmativas I e II são corretas.
    2. Somente as afirmativas I e IV são corretas.
    3. Somente as afirmativas III e IV são corretas.
    4. Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
    5. Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
  3. Questão 3

    (UnB – PAS 2 – Parte 2/2021) O biobutanol, um biocombustível promissor como substituto da gasolina, pode ser produzido em larga escala a partir da fermentação da biomassa. Conforme o gênero da bactéria utilizada no processo, podem ser produzidos e isolados tanto nbutanol quanto isobutanol, que são chamados genericamente de biobutanol, como ilustra a figura seguinte. Esse biocombustível apresenta muitos benefícios, como redução nas emissões de carbono e utilização em motores a combustão interna, ou como complemento nas misturas de etanol e gasolina.

    Frasco de biomassa e etapas da destilação fracionada do biobutanol representado em uma ilustração.

    Tendo o texto anterior e a ilustração como referências, julgue o item.

    Na produção do biobutanol por fermentação, é comumente obtido etanol como produto secundário. Para isolar os componentes da mistura final, emprega-se a técnica de destilação fracionada.

    Nesse contexto, em uma mistura de álcoois composta de etanol, n-butanol e isopropanol, a ordem de separação em função da temperatura de ebulição é

    1. etanol, n-butanol e isopropanol.
    2. isopropanol, n-butanol e etanol.
    3. n-butanol, isopropanol e etanol.
    4. etanol, isopropanol e n-butanol.
  4. Questão 4

    (Enem/2019) Os hidrocarbonetos são moléculas orgânicas com uma série de aplicações industriais. Por exemplo, eles estão presentes em grande quantidade nas diversas frações do petróleo e normalmente são separados por destilação fracionada, com base em suas temperaturas de ebulição. O quadro apresenta as principais frações obtidas na destilação do petróleo em diferentes faixas de temperaturas.

    Tabela de frações obtidas na destilação fracionada do petróleo.

    Na fração 4, a separação dos compostos ocorre em temperaturas mais elevadas porque

    1. suas densidades são maiores.
    2. o número de ramificações é maior.
    3. sua solubilidade no petróleo é maior.
    4. as forças intermoleculares são mais intensas.
    5. a cadeia carbônica é mais difícil de ser quebrada.
  5. Questão 5

    A destilação fracionada é uma técnica amplamente utilizada na indústria petroquímica para a separação de misturas líquidas complexas, como o petróleo cru. O princípio físico-químico fundamental em que se baseia a eficácia desse método de separação é a diferença de:

    1. solubilidade dos solutos em um solvente específico.
    2. temperatura de ebulição dos constituintes líquidos.
    3. viscosidade dinâmica dos fluidos aquecidos.
    4. tamanho das moléculas através de uma barreira porosa.
    5. densidade entre os componentes da mistura.
  6. Questão 6

    Ao contrário da destilação simples, a destilação fracionada utiliza um aparato laboratorial específico chamado coluna de fracionamento. A função principal desse componente no sistema de destilação é:

    1. Permitir múltiplos ciclos sucessivos de evaporação e condensação ao longo de seu comprimento.
    2. Resfriar o resíduo menos volátil para que ele retorne instantaneamente ao estado sólido.
    3. Reagir quimicamente com as impurezas da mistura, atuando como um catalisador heterogêneo.
    4. Aumentar a pressão interna do sistema, elevando o ponto de ebulição dos líquidos.
    5. Condensar imediatamente todo o vapor gerado, impedindo que os gases poluam o laboratório.
  7. Questão 7

    Considere uma mistura binária homogênea ideal contendo as substâncias orgânicas líquidas X (temperatura de ebulição = 56 °C) e Y (temperatura de ebulição = 100 °C). Ao ser submetida a uma destilação fracionada controlada, espera-se que:

    1. a substância X atinja o topo da coluna primeiro, pois possui maior volatilidade e menor ponto de ebulição.
    2. ambas as substâncias destilem simultaneamente, na mesma proporção, devido à interação intermolecular.
    3. a pressão de vapor do resíduo seja maior do que a do destilado ao final do experimento.
    4. a substância Y seja coletada primeiro como destilado, por apresentar maior estabilidade térmica.
    5. a temperatura no termômetro do topo da coluna permaneça fixa em 100 °C desde o início do processo.
  8. Questão 8

    No refino do petróleo em larga escala, as torres ou colunas industriais utilizam estruturas internas conhecidas como pratos ou bandejas. O papel fundamental dessas bandejas no processo de fracionamento é:

    1. resfriar bruscamente os gases para convertê-los em piche de forma imediata.
    2. filtrar os sedimentos sólidos pesados contidos no petróleo bruto.
    3. promover o contato íntimo e a troca de massa entre a fase vapor ascendente e a fase líquida descendente.
    4. garantir que a temperatura seja exatamente igual em todas as alturas da torre.
    5. injetar oxigênio gasoso para realizar a combustão parcial controlada das frações hidrocarbônicas.
  9. Questão 9

    Além do refino do petróleo, outra aplicação industrial de extrema relevância para a destilação fracionada consiste na separação dos componentes do ar atmosférico. Para que esse processo ocorra com sucesso, a etapa preliminar obrigatória envolve a:

    1. elevação da temperatura do ar a milhares de graus Celsius para que se transforme em plasma.
    2. filtragem química do gás argônio usando membranas de carvão ativado.
    3. eletrólise da umidade do ar para a liberação de gás hidrogênio puro.
    4. liquefação dos gases atmosféricos por meio de pressurização e resfriamento intenso.
    5. combustão total do oxigênio para isolar o gás nitrogênio residual.
  10. Questão 10

    Na base de uma torre de destilação fracionada de petróleo, onde as temperaturas são mais elevadas, são extraídos os componentes de maior massa molecular. Um exemplo de subproduto não volátil obtido diretamente do resíduo pesado dessa base é o:

    1. querosene de aviação.
    2. óleo diesel.
    3. gás liquefeito de petróleo (GLP).
    4. éter de petróleo.
    5. asfalto.
  11. Questão 11

    Em uma refinaria de petróleo, a distribuição das frações comerciais ao longo da torre de destilação segue um gradiente térmico rígido. À medida que nos deslocamos da base quente em direção ao topo frio da torre, observa-se que as frações recolhidas apresentam:

    1. maior viscosidade e dificuldade de ignição em motores.
    2. pontos de ebulição progressivamente maiores.
    3. cadeias carbônicas com tamanho e massas moleculares decrescentes.
    4. densidades elevadas e colorações muito escuras.
    5. tendência nula à vaporização sob temperatura ambiente.
  12. Questão 12

    No laboratório de química, o equilíbrio termodinâmico alcançado na destilação fracionada permite purificar reagentes com alto grau de eficiência. O líquido coletado ao final do processo após passar pelo condensador e que apresenta maior pureza recebe o nome técnico de:

    1. destilado.
    2. filtrado.
    3. resíduo.
    4. extrato.
    5. precipitado.