Questões de Engenharia Química da FUNRIO Fundação de Apoio a Pesquisa, Ensino e Assistência (FUNRIO)

Em um processo de obtenção de amônia, a carga é uma mistura gasosa de N₂ e H₂ na relação molar de 1 para 3, respectivamente. A carga do processo contém 0,20 kmol de argônio (inerte) por 100 kmol da mistura N₂ e H₂. A conversão por passe no reator é 30%. A amônia formada é separada por condensação e parte dos gases não convertidos é reciclada para o reator e parte é purgada. O teor máximo de argônio na entrada do reator é de 5 kmol de argônio por 100 kmol da mistura N₂ e H₂. Sobre este processo é correto afirmar que:

• A. o reagente limitante é o gás nitrogênio e a conversão deste composto no reator é de 30%.
• B. o reagente limitante é o gás hidrogênio e a conversão deste composto no reator é de 30%.
• C. não há reagente limitante e a conversão do nitrogênio no reator é 30%.
• D. não há reagente limitante e a conversão do nitrogênio no reator é 10%.
• E. não há reagente limitante e a conversão do hidrogênio é 10%.

Um mol de nitrogênio, imerso em um recipiente fechado, é comprimido isotermicamente do volume inicial V1 para o volume final V2. Considerando que a pressão interna pode ser representada pela expressão

• A.
• B.
• C. a variação da energia interna do sistema e o módulo do trabalho sofrido pelo sistema são nulos.
• D.
• E.

Sobre a Lei de Raoult as seguintes afirmativas são verdadeiras, EXCETO:

• A. a fase vapor é considerada gás ideal.
• B. a fase líquida é considerada gás ideal.
• C. o coeficiente de fugacidade dos compostos na fase gás é igual a 1.
• D. o coeficiente de atividade dos compostos na fase líquida é igual a 1.
• E. pode ser utilizada para descrever o comportamento de equilíbrio líquido-vapor de alguns sistemas.

Água pura é bombeada a uma vazão volumétrica de 20 m³/s de um ponto a 100 m abaixo da superfície da terra para um recipiente no alto de prédio de 40 m de altura. Considerando g = 9,81 m/s² e a densidade relativa da água igual a 1, a taxa de aumento de energia potencial é:

• A. 1,18 x 10⁴ J
• B. 1,18 x 10⁴ kJ
• C. 2,75 x 10⁴ J
• D. 2,75 x 10⁴ kJ
• E. 1,00 x 10⁷ J

Sobre o processo de separação de destilação, é correto afirmar que:

• A. é possível separar, utilizando uma coluna de destilação, compostos com pontos de ebulição muito próximos, caso apenas um dos componentes seja solúvel em água.
• B. os compostos menos voláteis estão presentes em maior quantidade na corrente de topo da coluna de destilação.
• C. os compostos de menor ponto de ebulição se concentram na corrente de fundo da coluna de destilação.
• D. em uma coluna de destilação composta por 10 pratos teóricos e um condensador parcial, o número de estágios de equilíbrio é igual a 9.
• E. em uma coluna de destilação composta por 10 pratos teóricos e um condensador parcial, o número de estágios de equilíbrio é igual a 11.

Os filmes finos utilizados na fabricação dos Circuitos Integrados devem apresentar características rigorosamente controladas. A espessura, a estrutura atômica e a composição química devem ser uniformes, com baixa densidade de defeitos e mínima contaminação por partículas. Dessa forma, as limpezas químicas em microeletrônica exercem um papel muito importante, pois permitem

• A. Elevar a aderência, enfraquecendo a ligação atômica na zona de interface.
• B. Minimizar a aderência, elevando as tensões internas no filme depositado.
• C. Desprender o filme fino com o seu rompimento.
• D. Evitar o comportamento falho dos dispositivos.
• E. Formar reações de oxidação entre o filme e o substrato.

Antes do uso, as lâminas de Silício são limpas quimicamente para remover partículas e contaminações da superfície, assim como alguns vestígios de impurezas orgânicas, inorgânicas e metálicas. Entretanto, um problema relevante nos processos de limpeza é a remoção dos metais da superfície da lâmina. Existem íons que não são dissolvidos na maioria das soluções de limpeza ou de “decapagem”. Nesse caso, se adiciona ácido acético, capaz de se unir aos íons metálicos para que não se depositem na lâmina. Dentre os metais contaminantes, aquele que necessita do ácido acético para ser eliminado é o:

• A. Ag.
• B. Cu.
• C. Cd.
• D. Zn.
• E. PB.

O estudo e desenvolvimento de processos de oxidação de Si permitiram em 1960 o desenvolvimento do transistor de efeito de campo com porta isolada, ou seja, o transistor MOSFET ou simplesmente MOS. Os dispositivos MOS apresentavam uma interface SiO2/Si de muito boa qualidade, com baixa densidade de estados de superfície. Mas, apesar disso, apresentavam uma estabilidade pobre, causando um atraso de mais de 10 anos para seu uso em grande escala. O motivo desse problema era a falta de controle de contaminação de impurezas. Mais especificamente, as impurezas responsáveis por cargas positivas dentro do isolante de porta e que causam um desvio na tensão de limiar dos transistores (altera a densidade de portadores induzidos no canal). Dentre as impurezas catiônicas possíveis, tem-se a impureza de

• A. Cl₂.
• B. O₂.
• C. Na.
• D. N₂.
• E. S_(rômbico).

O processo de limpeza padrão utilizado na fabricação de Circuitos Integrados consiste em uma sequência de etapas, e tem como objetivo principal garantir uma limpeza eficaz das lâminas, com a menor quantidade possível de impurezas. Para a remoção de compostos orgânicos, há 2 (duas) observações importantes no preparo da mistura de limpeza (H₂SO₄/H₂O₂): (1) adicionar primeiro o H₂O₂ e (2) deixar a mistura resfriar antes de reservá-la em um recipiente. Essas observações se devem, respectivamente,

• A. ao processo endotérmico e à decomposição da água oxigenada.
• B. ao processo exotérmico e à decomposição da água oxigenada.
• C. à liberação rápida de calor e à condensação da água oxigenada.
• D. à absorção rápida de calor e à decomposição de ácido sulfúrico.
• E. ao processo exotérmico e à decomposição de ácido sulfúrico.

Um circuito integrado é um dispositivo microeletrônico que consiste de muitos transistores e outros componentes interligados capazes de desempenhar muitas funções. Suas dimensões são extremamente reduzidas e seus componentes são formados em pastilhas de material semicondutor. A importância da integração está no baixo custo e no alto desempenho, além do tamanho reduzido dos circuitos aliados à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Para isto, é necessário um cuidado maior nas etapas de limpeza industrial. Com relação à remoção de óxido, SiO2, nativo da superfície de silício, utiliza-se HF(aq) à temperatura ambiente, o qual não poderá ser reservado em recipientes de vidro pois provoca a corrosão do vidro através da reação, representada corretamente pela equação termoquímica balanceada:

• A.
• B.
• C.
• D.
• E.