Gabarito - Lista 4

Centro Universitário Anchieta
Química Inorgânica II - Prof. Vanderlei I. Paula
Lista de Exercícios 4 – turma 2015
Unidade IV– Grupo 16 e 17
1) No “processo de contato” para a produção de ácido sulfúrico, o enxofre é
primeiramente queimado, formando SO2, para posteriormente ser oxidado a SO3 e, em
contato com H2O formar o ácido sulfúrico. As restrições ambientais impedem que
mais de 0,30% deste SO2 seja liberado para a atmosfera.
a) Se por exemplo, na planta da Elekeiroz, uma quantidade enxofre suficiente para
produzir 1,80 x 106 kg de H2SO4 anidro puro (por dia) é queimada, qual é a
quantidade máxima permitida de SO2 liberado para a atmosfera.
DICA: a partir das reações químicas balanceadas, faça o cálculo estequiométrico a ser
produzido e o considere 100%, para somente então, encontrar os 0,30%.
Resposta: As equações abaixo representam o processo de obtenção do ácido sulfúrico
em três etapas.
O ácido sulfúrico (H2SO4) é produzido na proporção de 1:1 em relação ao dióxido de
enxofre (SO2), assim o número de mol de ácido sulfúrico é teoricamente idêntico ao
dióxido de enxofre:
A massa de 1,80 x 106 kg de H2SO4 é equivalente a 1,8 x 104 mol, assim o número de
mol de SO2 deve ser o mesmo, tendo correspondência a 1,17 x 106 Kg de SO2. A
quantidade máxima de dióxido de enxofre é calculada para 3,52 x 103 Kg SO2.
Massa molar do H2SO4  98g/mol
Massa molar do SO2  64g/mol
Número de mol do ácido sulfúrico= 1,80 x 106 / 98 = 1,8 x 107 mol
Massa do dióxido de enxofre = 1,8 x 107 x 64 = 1,17 x 106 Kg
Massa máxima de SO2 = 1,17 x 106 x 0,3% (multiplicar por 0,003) = 3,52 x 103 Kg
Curiosidade: Produção anual de ácido sulfúrico informada em 2009 pelo Estados
Unidos foi de 40 milhões de toneladas (4,0 x 1010 kg).
b) Uma das maneiras de evitar que o SO2 chegue à atmosfera é “limpar” os gases de
exaustão com cal extinta, Ca(OH)2, formando uma pasta fluida de sulfito de cálcio,
CaSO3, que posteriormente, pode ser oxidado e removido na forma de sulfato de
cálcio, CaSO4, por passagem direta em fluxo de oxigênio, como seguem as equações
balanceadas:
Ca(OH)2(s) + SO2(g)  CaSO3(s) + H2O(l)
2 CaSO3(s) + O2(g)  2 CaSO4(s)
Que massa de Ca(OH)2(s) é necessária para remover a quantidade de SO2 calculada no
item a)?
Resposta: A proporção de SO2 para Ca(OH)2 é de 1:1, sendo necessário de 5,5 x 104
mol de Ca(OH)2 que é correspondente a 4,07 x 103 Kg.
Massa molar de Ca(OH)2 = 74 g/mol
Número de mol de Ca(OH)2 = 5,5 x 104 x 74 = 4,07 x 103 Kg
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2) Além do íon sulfeto S2-, há também a formação de íons polissulfetos, Sn2-, sendo
estes íons, cadeias de átomos de enxofre e não anéis. Desenhe a estrutura de Lewis
para o íon S22- (chamado de íon dissulfeto, com estrutura análoga ao peróxido) que
ocorre na pirita, FeS2.
Resposta: O oxigênio (O) forma óxidos (O-2), peróxidos (O2-2) e superóxidos (O2-1)
com metais do grupo 1 e 2. Quando o número de oxidação do metal é baixo (menor
que 4) o óxido comumente é do tipo iônico. Óxidos com número de oxidação maior
que 4 geralmente são covalentes. O enxofre forma compostos análogos ao oxigênio,
dessa maneira se tem o sulfeto (S-2) e dissulfeto (S2-2).
Estrutura de Lewis do dissulfeto:
Estrutura do retículo cristalino da pirita:
3) Explique o processo Frasch, de extração de enxofre. Quais propriedades físicas do
enxofre permitem este método de extração? Pg. 675 Atkins e pg. 824 Brown.
Resposta:
O processo Frasch consiste em um método de extração de enxofre em minas
subterrâneas através de perfurações e processos físico-químicos. O baixo ponto de
fusão do enxofre (115°C) é a chave do processo Frasch, pois com a água
superaquecida é utilizado para fundir o enxofre sólido. Um sistema de pressurização
do ar faz com que seja criada uma mistura fluída (slurry), semelhante a uma pasta.
Na tabela abaixo mostra as propriedades dos elementos do grupo 16.
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4) O ácido sulfúrico é um dos índices medidores de riqueza de um país, sendo o mais
importante produto inorgânico produzido no mundo. De acordo com sua produção de
ácido sulfúrico, pode-se estimar qual o grau de avanço tecnológico do país. Claro que
esta medida é estimativa. Faça uma pesquisa sobre a Elekeiroz (que método ela utiliza
para produção de ácido sulfúrico, onde fica a planta de produção de ácido sulfúrico, de
onde vem a matéria prima utilizada pela mesma). Esta pergunta tem um caráter
puramente de aprendizado a todos, portanto, iremos disponibilizar as informações
obtidas pelos diversos grupos.
Resposta: Neste caso basta pesquisar na internet no site do www.google.com.br ou da
própria empresa, ou em site do governo.
5) Os ozonizadores são aparelhos capazes de transformar, por meio de descargas
elétricas, oxigênio molecular (O2) gasoso, em ozônio (O3) gasoso. O ozônio produzido
é dissolvido em água e a solução gerada é empregada como oxidante de alto poder
bactericida. Um ozonizador comercial típico produz 6,00x10-3 mol de ozônio por
hora. A partir dessas informações, é correto afirmar:
(V) Oxigênio molecular e ozônio são formas alotrópicas do elemento químico
oxigênio.
(F) Na molécula de ozônio, os átomos de oxigênio estão em um estado de oxidação
maior que no oxigênio molecular.
(V) À medida que prossegue a reação de obtenção de ozônio, a partir de oxigênio
molecular, ocorre uma diminuição no número de moléculas no estado gasoso.
(F) A solução de ozônio produzida em 2 horas de funcionamento de um ozonizador
comercial típico, com reservatório com capacidade para 2,00 L de água, apresenta-se
com uma concentração igual a 3,00 x 10-3 mol.L-1.
(V) A soma dos menores coeficientes estequiométricos inteiros da reação de produção
de O3 (gás), a partir de O2 (gás), é igual a 5.
(V) A molécula de O2 apresenta uma dupla ligação química e é apolar.
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