Exercícios sobre destilação (com gabaritos explicados)

Em comunidades litorâneas sem acesso à água potável, uma técnica de sobrevivência crucial é a dessalinização da água do mar. O método mais direto envolve aquecer a água salgada em um recipiente, coletar o vapor gerado e condensá-lo em outro recipiente limpo. Este processo, que explora as diferenças de volatilidade entre os componentes da mistura, é fundamental para garantir o suprimento de água potável em situações de emergência.

A técnica de separação descrita no texto é um exemplo de:

A produção de bebidas alcoólicas destiladas, como a cachaça e a vodka, depende de um processo que vai além da simples fermentação. Após a fermentação do caldo de cana ou de grãos, obtém-se uma mistura com baixo teor alcoólico (cerca de 5-10%). Para concentrar o álcool, a mistura é aquecida cuidadosamente. Como o etanol entra em ebulição a aproximadamente 78°C, uma temperatura menor que a da água (100°C), ele vaporiza primeiro. Esse vapor é então resfriado e coletado, resultando em uma bebida com teor alcoólico significativamente maior.

O processo descrito para o aumento do teor alcoólico é a:

No refino do petróleo, um processo crucial é a separação de seus diversos componentes, como gasolina, óleo diesel e querosene. O petróleo bruto, uma complexa mistura de hidrocarbonetos, é aquecido em uma torre de fracionamento. Os componentes com menores massas moleculares e, consequentemente, menores pontos de ebulição, vaporizam primeiro e sobem mais alto na torre, onde são coletados. Já os componentes com maiores massas moleculares e pontos de ebulição mais altos condensam em níveis mais baixos.

O princípio físico-químico explorado nesse processo de refino é:

Um grupo de estudantes realizou um experimento para purificar água contaminada com sulfato de cobre (CuSO₄) azul. Eles montaram um aparato com um balão de fundo redondo, um condensador e um erlenmeyer. Ao aquecer a mistura, observaram a formação de um vapor que, ao passar pelo condensador, se transformava em um líquido incolor, que era coletado. No balão de fundo redondo, restou um resíduo sólido azul.

A função do condensador nesse experimento é:

No preparo de café, água quente passa através do pó, extraindo seus aromas e compostos saborosos. No entanto, para obter o café descafeinado, é necessário remover a cafeína dos grãos antes desse processo. Um dos métodos industriais para isso envolve o uso de vapor e um solvente específico. Após a extração, a mistura de solvente e cafeína passa por um processo de aquecimento controlado, onde o solvente, que tem um ponto de ebulição mais baixo que o da cafeína, é evaporado e subsequentemente recuperado por condensação para ser reutilizado. A cafeína pura é então separada como produto.

O processo final de separação da cafeína do solvente, descrito no texto, é uma:

A água utilizada em laboratórios para a preparação de soluções que exigem alta pureza, como as usadas em análises químicas sensíveis ou em cultivos celulares, precisa passar por um processo de purificação rigoroso. Um método comum envolve a adição de permanganato de potássio (KMnO₄) à água comum, seguido de uma dupla destilação. O KMnO₄ oxida impurezas orgânicas, e o processo de destilação subsequente remove íons e outros contaminantes inorgânicos, produzindo água com condutividade elétrica extremamente baixa.

O nome dado ao produto final altamente purificado obtido por esse processo é:

Um engenheiro químico precisa separar uma mistura de acetona (ponto de ebulição = 56°C) e tolueno (ponto de ebulição = 111°C) que foi contaminada com um pouco de cloreto de sódio (NaCl). Ele planeja um processo em duas etapas. Na primeira, ele remove o sal. Na segunda, ele separa os dois líquidos.

A sequência correta de operações unitárias que o engenheiro deve utilizar para obter os três componentes purificados é: