Questão 70 Unicamp 2026 - 1ª fase

Após iniciado o fluxo contínuo de produção, o processo deve ser alimentado pelos compostos que são consumidos e não regenerados, mantendo assim o processo em funcionamento.

Analisando as etapas do processo, temos:

1. Reação I (Carbonatação):

   $\mathrm{NaCl}\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{NH}}_3\left(\mathrm{aq}\right)+{\mathrm{CO}}_2\left(g\right)+H_{2}O\left(l\right)\to {\mathrm{NaHCO}}_3\left(s\right)+{\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}\left(\mathrm{aq}\right)$

2. Reação II (Calcinação/Obtenção do Produto):

   $2{\mathrm{NaHCO}}_3\left(s\right)\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3\left(s\right)+H_{2}O\left(g\right)+{\mathrm{CO}}_2\left(g\right)$

3. Reação III (Decomposição do Calcário):

   ${\mathrm{CaCO}}_3\left(s\right)\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }\mathrm{CaO}\left(s\right)+{\mathrm{CO}}_2\left(g\right)$

4. Reação IV (Regeneração da Amônia):

   $2{\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}\left(\mathrm{aq}\right)+\mathrm{CaO}\left(s\right)\to 2{\mathrm{NH}}_3\left(g\right)+{\mathrm{CaCl}}_2\left(\mathrm{aq}\right)+H_{2}O\left(l\right)$

A reação global do Processo Solvay é obtida pela multiplicação da reação I por 2 e, posteriormente a soma das equações simplificando os intermediários do processo, uma vez que a amônia ($N{H}_3$) e o gás carbônico ($C{O}_2$) são regenerados no ciclo. Deste modo, temos:

$$\begin{gathered} 2\mathrm{NaCl}\left(\mathrm{aq}\right)+\cancel{2{\mathrm{NH}}_3\left(\mathrm{aq}\right)}+\cancel{2{\mathrm{CO}}_2\left(g\right)}+\cancel{2H_{2}O\left(l\right)}\to \cancel{2{\mathrm{NaHCO}}_3\left(s\right)}+\cancel{2{\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}\left(\mathrm{aq}\right)} \\ \cancel{ 2{\mathrm{NaHCO}}_3\left(s\right)}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3\left(s\right)+\cancel{H_{2}O\left(g\right)}+\cancel{{\mathrm{CO}}_2\left(g\right)} \\ {\mathrm{CaCO}}_3\left(s\right)\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }\cancel{\mathrm{CaO}\left(s\right)}+\cancel{{\mathrm{CO}}_2\left(g\right)} \\ \underline{ \cancel{2{\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}\left(\mathrm{aq}\right)}+\cancel{\mathrm{CaO}\left(s\right)}\to \cancel{2{\mathrm{NH}}_3\left(g\right)}+{\mathrm{CaCl}}_2\left(\mathrm{aq}\right)+\cancel{H_{2}O\left(l\right)}} \\ 2\mathrm{NaCl}\left(aq\right)+{\mathrm{CaCO}}_3\left(s\right)\to {\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3\left(s\right)+{\mathrm{CaCl}}_2\left(aq\right) \end{gathered}$$

A análise da reação global mostra que os reagentes necessários para a manutenção contínua do processo são o $\mathrm{NaCl}$, proveniente da salmoura, e o ${\mathrm{CaCO}}_3$, proveniente do calcário.

Pelo esquema fornecido, os reagentes necessários para a manutenção contínua poderiam ser percebidos pelas caixinhas e setas. As caixinhas indicam as substâncias e a seta chegando na caixinha indica formação (produto) enquanto a seta saindo da caixinha indica consumo da substância (reagente). Assim, as únicas substâncias que estão sendo consumidas (seta saindo da caixinha) mas não estão sendo formadas são ${\mathrm{NaCl}}_{\left(saturado\right)}$ e ${{\mathrm{CaCO}}_3}_{\left(s\right)}$.

a) Correto.  A adição de salmoura (solução concentrada de $\mathrm{NaCl}$) e de calcário (${\mathrm{CaCO}}_3$) são necessários para fornecer íons sódio e o gás carbônico que gerará íons carbonato para o produto final. A amônia é um reagente totalmente regenerado na reação IV e reutilizado na processo para a reação I.

b) Incorreta. Apesar do gás carbônico ser parcialmente consumido para formação dos íons carbonatos do produto final, este gás é regenerado pelas reações II e a parte adicional necessária é fornecida pela adição de calcário conforme a reação III.

c) Incorreta. A amônia é regenerada pela reação IV e, portanto, não é um insumo que precisa de reposição contínua.

d) Incorreta. Idem ao item anterior.