Questões de Concurso Sobre balanço de massa e energia em engenharia química e química industrial

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Q3918032 Engenharia Química e Química Industrial
Atualmente, existe uma grande procura por novas tecnologias de conversão de energia. As células a combustível de metanol direto (DMFCs) são uma promissora tecnologia em que a principal vantagem é a operação em baixa temperatura e a facilidade de transporte do combustível. Essas células utilizam uma solução de metanol (3 mol L–1) que reage em uma camada catalítica para formar dióxido de carbono. A água é consumida no ânodo, e os íons H+ são transportados através da membrana de troca de prótons até o cátodo, onde reagem com o oxigênio para produzir água. A seguir são mostradas as equações das semirreações desse processo. Os elétrons são transportados por meio de um circuito externo do ânodo para o cátodo, fornecendo energia aos dispositivos conectados.  

CH3OH + H2O → 6 H+ + 6 e− + CO2 (ânodo) O2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O (cátodo) 

Devido às características de operação e restrições, essas células operam com potências de saída da ordem de 0,3 kW. Para um sistema projetado para fornecer 24 V, a corrente que passa pelo circuito é de 12,5 A.
Dado: ℱ = 96.500 C mol–1.
Considerando que o sistema acima descrito opere por um período de 100 horas, qual é o valor mais próximo do volume, em litros, de solução de metanol consumido? 
Alternativas
Q3918027 Engenharia Química e Química Industrial
Para análise da qualidade de águas, um dos mais importantes parâmetros é a dureza total (GH). Os testes comerciais se baseiam na análise colorimétrica, e a maioria deles utiliza o método de titulação complexométrica empregando negro de eriocromo T, que atua também como indicador, e edta (H4edta = ácido etilenodiaminatetraacético, M = 292 g mol–1) em meio de tampão pH 10. A solução do ânion do eriocromo T possui cor azul quando livre e se converte em rosa/vermelho ao ser complexada com Ca2+. Já o complexo metálico com edta é mais estável que com o eriocromo T. Assim, ao adicionar este ligante, o ânion eriocromo T é deslocado, conforme ilustrado nas duas equações de equilíbrio a seguir. No ponto de viragem, o excesso de edta promove a conversão da cor da solução em azul.  


(eriocromo T)2– + Ca2+ ⇌ [Ca(eriocromo T)] (I)
[Ca(eriocromo T)] + edta4– ⇌ [Ca(edta)]2– + (eriocromo T)2– (II)  



Os testes de dureza são ajustados para que o operador separe uma amostra de 5 mL da água a ser analisada, adicione uma quantidade certa de indicador e tampão e, por fim, adicione gota a gota a solução de edta até o ponto de viragem. A quantidade de gotas corresponde a quantas unidades de dGH a amostra possui. Cada gota possui um volume de 0,05 mL. Águas moles apresentam valores de até 70 dGH, enquanto acima de 200 dGH são consideradas águas duras. Cada unidade de dGH corresponde a 17,9 ppm de carbonato de cálcio (M = 100 g mol–1).  
Ao realizar esse teste, o profissional constatou que a solução de edta havia acabado. Para não ter que adquirir outro teste comercial, ele resolve preparar 40 mL de uma nova solução titulante com o que tinha disponível no laboratório. O valor de massa, em gramas, de edta necessária para preparar a nova solução titulante é mais próximo de: 
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Q3918022 Engenharia Química e Química Industrial
Pesquisadores do Instituto de Química da Unesp criaram um método prático, rápido e barato para identificar falsificação de combustíveis e bebidas. Esse teste foi amplamente divulgado pela imprensa em função dos casos de intoxicação por metanol em bebidas e da adulteração de combustível em postos. O teste se baseia no método colorimétrico, em que um sal é adicionado à amostra. Caso haja metanol, o sal converte o metanol em formol. Em seguida, é adicionado o revelador, ácido cromotrópico, que reage com formol para formar um composto de cor púrpura. Um sistema baseado nesse método gerou a paleta de cores em função do teor de metanol, mostrada no quadro a seguir.  


Imagem associada para resolução da questão


Para simular uma contaminação, um investigador usou uma garrafa de vidro vazia e seca, de 750 mL, com massa de 348,0 g. Essa garrafa foi enxaguada por dentro com etanol combustível adulterado com 50% de metanol. Após verter o conteúdo do enxágue, a massa da garrafa molhada foi de 350,4 g. A garrafa foi então preenchida com etanol de laboratório padrão para análise até completar 750 mL. Por fim, uma alíquota do conteúdo da garrafa foi submetida ao teste.
Dados: Densidade etanol = densidade metanol = 0,79 g mol–1.
Considerando a simulação descrita no texto, o teste de análise deve resultar em qual cor? 
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Q3884184 Engenharia Química e Química Industrial
A combustão completa de biocombustíveis é frequentemente apresentada como uma alternativa mitigadora para o efeito estufa. No entanto, o cálculo da eficiência teórica de um processo industrial de oxidação deve considerar a pureza dos insumos e as perdas termodinâmicas. Em um cenário de queima de biomassa rica em celulose, a relação estequiométrica entre o carbono sequestrado no crescimento da planta e o CO₂ liberado na combustão é o ponto central. Sob a ótica da Química Cidadã, a análise do rendimento real de um processo químico industrial deve, primordialmente:
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Q3877535 Engenharia Química e Química Industrial
Um trocador de calor resfria 1000 kg/h de água de 80 °C para 40 °C, usando água de resfriamento que entra a 20 °C e sai a 30 °C. Considere a capacidade calorífica da água Cp = 4,18 kJ/kg K.

Qual a vazão mássica de água de resfriamento necessária, em kg/h?
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Q3877534 Engenharia Química e Química Industrial
Um processo de secagem em uma indústria de farinha de peixe da Amazônia recebe 1000 kg/h de material úmido contendo 70% de água em massa. O produto seco contém 10% de água em massa.

Qual a vazão mássica de água removida, em kg/h?
Alternativas
Q3877533 Engenharia Química e Química Industrial
Uma comunidade ribeirinha da Amazônia utiliza um sistema de osmose reversa para dessalinizar água de rio, tornando-a potável. O sistema opera em regime permanente, com uma alimentação de 1000 kg/h de água contendo 0,5% de sais em massa. A corrente de permeado (água tratada) tem 99,9% de água e a corrente de rejeito (concentrado) contém 2% de sais.

Qual a vazão mássica do permeado, em kg/h?
Alternativas
Q3877532 Engenharia Química e Química Industrial
Um tanque de armazenamento de água é alimentado com 500 kg/h de água a 20 °C e descarrega 400 kg/h de água a 25 °C. O tanque opera em regime transiente.

Qual a taxa de acúmulo de massa de água no tanque, em kg/h?
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Q3877519 Engenharia Química e Química Industrial
Complete corretamente as lacunas do texto.

Em uma unidade de preparo de soluções, duas correntes líquidas se misturam em um tanque de mistura contínuo:
Corrente 1: 100 kg/h de solução aquosa de NaOH a 30% em massa (Admita a massa molar do NaOH igual a 40 g/mol).
Corrente 2: 200 kg/h de água pura. Após a mistura, obtém-se a Corrente 3, homogênea. A vazão mássica total da Corrente 3 é _____ kg/h. A fração mássica de NaOH na Corrente 3 é _____. A vazão molar de NaOH na Corrente 3 é _____ kmol/h.

A sequência que preenche corretamente as lacunas do texto é:
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Ano: 2026 Banca: FGV Órgão: AMAZUL Prova: FGV - 2026 - AMAZUL - Operador de Processos |
Q3854565 Engenharia Química e Química Industrial
Em um reator endotérmico contínuo, a temperatura começa a cair mesmo com vazão de vapor constante na serpentina de aquecimento.

A causa mais provável dessa queda de temperatura é que
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Ano: 2026 Banca: FGV Órgão: AMAZUL Prova: FGV - 2026 - AMAZUL - Engenheiro Químico |
Q3852343 Engenharia Química e Química Industrial
Em uma usina de cana-de-açúcar, o vinho, resultado do processo de fermentação do mosto, é alimentado em uma torre de destilação para se obter o etanol hidratado.
Considerando que esta coluna possui uma alimentação de 200.000 kg/h, sendo 13% de etanol e 87% de água, e que o produto de topo possui uma vazão de 20.000 kg/h (98% de etanol e 2% de água), assinale a opção que apresenta a fração mássica (Χ) dos componentes do resíduo.
Alternativas
Ano: 2026 Banca: FGV Órgão: AMAZUL Prova: FGV - 2026 - AMAZUL - Engenheiro Químico |
Q3852333 Engenharia Química e Química Industrial
Com base na Norma CNEM NN 3.0 (de março de 2014), no que tange a regulamentação da água potável, a estimativa da dose efetiva ingerida é realizada através de uma equação com os seguintes parâmetros:
Ding- dose efetiva anual devido à ingestão de água (Sv . ano-1 )
TIágua - taxa de ingestão anual de água por indivíduo do público (L . ano-1 )
Cj água - concentração de atividade de radionuclídeo j na água potável (Bq . L-1 )
FCDj ing - fator de conversão de dose para ingestão de radionuclídeo j (Sv/Bq)

A equação que relaciona de forma correta esses parâmetros de acordo com a norma é
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Ano: 2026 Banca: FGV Órgão: AMAZUL Prova: FGV - 2026 - AMAZUL - Engenheiro Químico |
Q3852329 Engenharia Química e Química Industrial
Sobre análise de efluentes, assinale a opção que relaciona corretamente parâmetros e propósito técnico.
Alternativas
Q3815509 Engenharia Química e Química Industrial
Ao fiscalizar processos de transformação química em indústria, um técnico verificou diferentes reações envolvidas na produção de compostos. 

Com base nessa situação hipotética e considerando a classificação, as propriedades e a estequiometria dessas reações, julgue o item a seguir.


Quando a reação Na(s) + H2O(ℓ) → NaOH(aq) + H2(g) for balanceada com os menores números inteiros, a somatória de todos os coeficientes estequiométricos da reação resulta em 7.

Alternativas
Q3815503 Engenharia Química e Química Industrial
Um fiscal técnico inspecionou uma indústria química para verificar a conformidade de matérias‑primas e processos, observando fenômenos físicos e químicos durante as análises. 

Com base nessa situação hipotética e nas propriedades da matéria, julgue o item a seguir.


A água utilizada nas indústrias, independentemente de sua origem, apresenta composição mássica aproximada de 11% de hidrogênio e 89% de oxigênio.

Alternativas
Q3802341 Engenharia Química e Química Industrial
Para que serve a Estequiometria no processo de tratamento de água em uma ETA? 
Alternativas
Q3769483 Engenharia Química e Química Industrial

Um tanque de equalização no tratamento de efluentes é uma estrutura que funciona como um amortecedor, armazenando efluentes brutos para uniformizar sua vazão e carga de poluentes. Ao equalizar essas características, ele garante que as etapas seguintes do tratamento, que podem ter capacidade limitada ou serem sensíveis a variações, recebam o efluente de forma estável, otimizando o desempenho e a eficiência do sistema.


Na unidade de tratamento de água e esgoto que você acabou de assumir a responsabilidade técnica tem um tanque de equalização com um tubo despejando água a uma vazão de 20 l/s e outro tubo despejando um efluente de massa específica igual a 700 kg/m3 com uma vazão de 10 l/s. A mistura formada é descarregada por um tubo da área igual a 30 cm². Determine a massa específica da mistura no tubo de descarga e a velocidade de saída.


Dados: (Unidades – SI) ρágua = 1000 kg/m³ e ρefluente = 700 kg/m³; 1m² = 10–4cm²

Alternativas
Q3769463 Engenharia Química e Química Industrial

A farinha de soja é um ingrediente funcional produzido a partir do grão de soja, após a extração do óleo, que é então desengordurado. É uma fonte rica em proteínas vegetais de alta qualidade, além de conter fibras, vitaminas do complexo B, minerais (ferro, potássio, fósforo, cálcio) e oligossacarídeos, servindo como alternativa vegetal a ingredientes como trigo e ovos em produtos como panificados, massas e refeições prontas. Além de melhorar o valor nutricional, a farinha de soja confere funcionalidade tecnológica, como melhoria da textura, aumento da vida útil e estabilidade das formulações, atuando também como alternativa sem glúten para massas e bolos.


Uma farinha de soja, que contém 20% em massa de óleo e 80% em massa de material inerte é submetida a uma extração na presença de um solvente adequado. A solução obtida apresenta 10% em massa de óleo e o restante de solvente, enquanto o resíduo sólido 1,0% de óleo, 4,0% de solvente e o restante em material inerte, todas em massa. Determine a massa de resíduo que foi gerada na produção de 1000 kg de solução. Assinale a alternativa correta.

Alternativas
Q3675231 Engenharia Química e Química Industrial
No processamento da cana-de-açúcar, o açúcar é obtido por meio de diferentes operações unitárias, entre elas a evaporação, que remove parte da água e concentra o caldo, possibilitando a posterior formação dos cristais. Sendo assim, suponha que 7000 kg/h de caldo, contendo cerca de 10% em massa de sólidos, alimente um evaporador. Estima-se que a corrente de saída de caldo concentrado apresente, aproximadamente, 70% em massa de sólidos. Nas condições apresentadas, o cálculo da vazão mássica (em kg/h) para a corrente de caldo concentrado na saída do evaporador é 
Alternativas
Q3658785 Engenharia Química e Química Industrial
Uma planta de biodiesel processa 10 toneladas de óleo vegetal por dia. A eficiência de conversão do óleo em biodiesel é de 95%, e o rendimento energético do biodiesel é de 36 MJ/kg.
Qual é a energia total gerada pela planta em MJ por dia?
Alternativas
Respostas
21: A
22: B
23: B
24: D
25: C
26: C
27: B
28: E
29: A
30: C
31: A
32: B
33: C
34: C
35: C
36: A
37: A
38: A
39: B
40: A