Questão Q05 da 2ª fase da FUVEST 2009
A aparelhagem, representada na figura, permite produzir acetileno (etino), a partir de carbeto de cálcio (\ce{CaC2}), por reação com água, utilizando-se, em seguida, o acetileno para produzir benzeno. Essa última reação ocorre usando-se ferro como catalisador, sob aquecimento.
a) A primeira etapa desse processo consiste na reação de carbeto de cálcio com água. Escreva a equação química balanceada que representa essa transformação.
b) A segunda etapa desse processo consiste na transformação catalisada de acetileno em benzeno. Escreva a equação química balanceada dessa reação.
c) Para a produção de benzeno, a partir de carbeto de cálcio, utilizando a aparelhagem acima, que substâncias devem ser colocadas, quais se formam ou são recolhidas nas partes A, B, C, D e E da figura? Responda, preenchendo a tabela da folha de respostas.
Dados: estados físicos nas condições ambientes
acetileno ....................... gás
benzeno ........................ líquido
Reportar erro na questão
Resolução comentada
a) O carbeto de cálcio contém o íon \ce{C2^{2-}}, que reage com a água formando acetileno e hidróxido de cálcio (o \ce{Ca^{2+}} fica com dois \ce{OH^-}). Balanceando: 2 H do acetileno + 2 OH do hidróxido = 4 H, vindos de 2 \ce{H2O}.
Equação: \ce{CaC2 + 2 H2O -> C2H2 + Ca(OH)2}
b) O benzeno é \ce{C6H6}, ou seja, um trímero do acetileno (\ce{C2H2}). Três moléculas de acetileno geram uma de benzeno, com 6 C e 6 H dos dois lados, e o ferro, como catalisador, não aparece como reagente nem produto (fica sobre a seta, com aquecimento).
Equação: \ce{3 C2H2 ->[Fe, \Delta] C6H6}
c) Seguindo o caminho dos materiais na aparelhagem:
| Parte | Conteúdo |
|---|---|
| A (funil) | água, \ce{H2O}, colocada e gotejada sobre o carbeto |
| B (frasco cônico) | \ce{CaC2} sólido colocado; formam-se \ce{C2H2} (gás) e \ce{Ca(OH)2} (fica em B) |
| C (tubo aquecido) | ferro (catalisador) colocado; o \ce{C2H2} que chega se converte em \ce{C6H6} (vapor) |
| D (banho do béquer) | água com gelo (mistura refrigerante), que resfria o tubo de ensaio |
| E (tubo de ensaio) | \ce{C6H6} líquido, recolhido por condensação |
O acetileno gerado em B é gasoso e passa por C, onde, com Fe e aquecimento, forma benzeno. Este sai como vapor e, ao encontrar o tubo de ensaio resfriado pelo banho D, condensa e se acumula em E, pois é líquido nas condições ambientes.
Resposta: A: água; B: \ce{CaC2} (formam-se \ce{C2H2} e \ce{Ca(OH)2}); C: Fe (forma-se \ce{C6H6}); D: água com gelo; E: benzeno líquido.
Assuntos: reações de carbeto de cálcio, trimerização do acetileno, hidrocarbonetos.
Reportar erro na resolução
Ver como caiu na prova
