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FISICOQUÍMICA ATMOSFÉRICA FASE 2 – AIRE

VICTOR ALFONSO MONTAÑEZ OVALLE COD. 1121897270 SARA FERNANDA NIÑO MENDEZ COD. 1049640136

ASIGNATURA: Fisicoquímica Ambiental

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE- ECAPMA 2020

1. Una empresa X dedicada a la fabricación de vidrio emplea dentro de su materia prima bórax, caliza, arena, dolomita, carbonato sódico, ácido bórico, feldespato y sulfato sódico. En dicho proceso se adicionan ingredientes menores que son los encargados de aportar alguna función específica como color. Las materias se llevan al horno de fusión que comprende el aumento progresivo de la temperatura hasta un máximo de 1600°C, seguido de un enfriamiento. Se debe realizar un análisis de las emisiones contaminantes de esta empresa a la atmosfera considerando que hay una estación de monitoreo la cual indica las concentraciones de: A mg/m3 CO, B mg/m3 SO2 C mg/m3 NO2, D mg/m3 O3, E µg/m3 PM10. (Los valores de A, B, C, D, E los encuentra en el Anexo 1). Se conoce que el caudal de salida de los gases de chimenea es de 80.000 m3/h y la velocidad de salida de dichos gases es de 40 m/s. Numeral 1 ppm (mg/L) CO ppm. A SO2 ppm. B NO2 ppm. C O3 ppm. D PM10 ppm. E

26 25 40 14 67

caudal de mg/m^3 salida

26000 25000 40000 14000 67000

(m^3/h) 80000 80000 80000 80000 80000

salida

(mg/h) 2080000000 2000000000 3200000000 1120000000 5360000000

Factor de conversion (mg/h) a (kg/año) 0,00876 0,00876 0,00876 0,00876 0,00876

resultado

(kg/año) x10^6(kg/año) 18220800 18,2208 17520000 17,52 28032000 28,032 9811200 9,8112 46953600 46,9536

CO 26𝑝𝑝𝑚 = 26

2080𝑥106

𝑚𝑔 1000𝐿 𝒎𝒈 𝑚𝑔 𝑚3 𝒎𝒈 ∗ ∗= 𝟐𝟔𝟎𝟎𝟎 → 26000 ∗ 80000 = 𝟐𝟎𝟖𝟎𝒙𝟏𝟎𝟔 3 𝟑 3 𝐿 1𝑚 𝒎 𝑚 ℎ 𝒉

𝑚𝑔 8760ℎ 1𝑘𝑔 𝒌𝒈 𝒌𝒈 ∗ ∗ = 𝟏𝟖𝟐𝟐𝟎𝟖𝟎𝟎 = 𝟏𝟖, 𝟐𝟐𝟎𝟖𝒙𝟏𝟎𝟔 6 ℎ 1𝑎ñ𝑜 1𝑥10 𝑚𝑔 𝒂ñ𝒐 𝒂ñ𝒐 SO2

𝑚𝑔 1000𝐿 𝒎𝒈 𝑚𝑔 𝑚3 𝒎𝒈 𝟔 25𝑝𝑝𝑚 = 25 ∗ ∗= 𝟐𝟓𝟎𝟎𝟎 → 25000 ∗ 80000 = 𝟐𝟎𝟎𝟎𝒙𝟏𝟎 𝐿 1𝑚3 𝒎𝟑 𝑚3 ℎ 𝒉

2000𝑥106

𝑚𝑔 8760ℎ 1𝑘𝑔 𝒌𝒈 𝒌𝒈 𝟔 ∗ ∗ = 𝟏𝟕𝟓𝟐𝟎𝟎𝟎𝟎 = 𝟏𝟕, 𝟓𝟐𝒙𝟏𝟎 ℎ 1𝑎ñ𝑜 1𝑥106 𝑚𝑔 𝒂ñ𝒐 𝒂ñ𝒐 2

NO2 𝑚𝑔 1000𝐿 𝒎𝒈 𝑚𝑔 𝑚3 𝒎𝒈 40𝑝𝑝𝑚 = 40 ∗ ∗= 𝟒𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟑 → 40000 3 ∗ 80000 = 𝟑𝟐𝟎𝟎𝒙𝟏𝟎𝟔 3 𝐿 1𝑚 𝒎 𝑚 ℎ 𝒉

3200𝑥106

𝑚𝑔 8760ℎ 1𝑘𝑔 𝒌𝒈 𝒌𝒈 𝟔 ∗ ∗ = 𝟐𝟖𝟎𝟑𝟐𝟎𝟎𝟎 = 𝟐𝟖, 𝟎𝟑𝟐𝒙𝟏𝟎 ℎ 1𝑎ñ𝑜 1𝑥106 𝑚𝑔 𝒂ñ𝒐 𝒂ñ𝒐

O3 14𝑝𝑝𝑚 = 25

1120𝑥106

𝑚𝑔 1000𝐿 𝒎𝒈 𝑚𝑔 𝑚3 𝒎𝒈 ∗ ∗= 𝟏𝟒𝟎𝟎𝟎 → 14000 ∗ 80000 = 𝟏𝟏𝟐𝟎𝒙𝟏𝟎𝟔 3 𝟑 3 𝐿 1𝑚 𝒎 𝑚 ℎ 𝒉

𝑚𝑔 8760ℎ 1𝑘𝑔 𝒌𝒈 𝒌𝒈 ∗ ∗ = 𝟗𝟖𝟏𝟏𝟐𝟎𝟎 = 𝟗, 𝟖𝟏𝟏𝟐𝒙𝟏𝟎𝟔 6 ℎ 1𝑎ñ𝑜 1𝑥10 𝑚𝑔 𝒂ñ𝒐 𝒂ñ𝒐

PM10 𝑚𝑔 1000𝐿 𝒎𝒈 𝑚𝑔 𝑚3 𝒎𝒈 𝟔 67𝑝𝑝𝑚 = 25 ∗ ∗= 𝟔𝟕𝟎𝟎𝟎 → 67000 ∗ 80000 = 𝟓𝟑𝟔𝟎𝒙𝟏𝟎 𝐿 1𝑚3 𝒎𝟑 𝑚3 ℎ 𝒉

5360𝑥106

𝑚𝑔 8760ℎ 1𝑘𝑔 𝒌𝒈 𝒌𝒈 𝟔 ∗ ∗ = 𝟒𝟔𝟗𝟓𝟑𝟔𝟎𝟎 = 𝟒𝟗, 𝟗𝟓𝟑𝟔𝒙𝟏𝟎 ℎ 1𝑎ñ𝑜 1𝑥106 𝑚𝑔 𝒂ñ𝒐 𝒂ñ𝒐

Determine le diámetro de la tubería de la chimenea del horno. 𝑃1 = 1 𝑎𝑡𝑚 = 𝟏, 𝟎𝟏𝟑 𝒃𝒂𝒓

𝑃2 = 𝟎, 𝟒𝟕𝟑𝟗 𝒃𝒂𝒓

𝑇1 = 25°𝐶 = 𝟐𝟗𝟖𝒌

𝑇2 = 80°𝐶 = 𝟑𝟓𝟑𝒌

𝑄1 = 𝟖𝟎𝟎𝟎𝟎

𝒎𝟑 𝒉

𝑄2 =?

3

3 1,013 𝑏𝑎𝑟 ∗ 80000 𝑚 ⁄ℎ ∗ 353𝐾 𝑃1 ∗ 𝑄1 𝑃2 ∗ 𝑄2 𝑃1 ∗ 𝑄1 ∗ 𝑇2 = → 𝑸𝟐 = = 𝑇1 𝑇2 𝑇1 ∗ 𝑃2 298𝑘 ∗ 0,4739 𝑏𝑎𝑟

𝒎𝟑 = 𝟐𝟎𝟐𝟓𝟔𝟖 𝒎𝟑 𝑄 𝒉 = 𝟏, 𝟒𝟔𝟕𝟐𝟐𝒎𝟐 → 𝑄2 = 𝟐𝟎𝟐𝟓𝟔𝟖 → 𝑸= 𝑉∗𝐴 → 𝑨= = 𝑚 3600𝑠 𝒉 𝑉 40 𝑠 ∗ 1ℎ 𝐴 𝐴 𝐴 1,46722𝑚2 𝑟 = √ → 2𝑟 = 2√ → 𝒅 = 2√ → 𝑑 = 2√ = 𝟏. 𝟑𝟔𝟔𝒎 𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 • Determine las partículas de cada contaminante. 𝑪𝑶 = 18220800

𝑘𝑔 1000𝑔 𝒈 ∗ = 𝟏𝟖, 𝟐𝟐𝟎𝟖𝒙𝟏𝟎𝟗 𝑎ñ𝑜 1𝐾𝑔 𝒂ñ𝒐

𝒈 6.02𝑥1023 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑪𝑶 = 𝟏𝟖, 𝟐𝟐𝟎𝟖𝒙𝟏𝟎 ∗ = 𝒂ñ𝒐 28𝑔 𝟗

𝑪𝑶 = 𝟑, 𝟗𝟏𝟕𝟒𝟕𝟐𝑿𝟏𝟎𝟑𝟐 𝑺𝑶𝟐 = 17520000

𝑴𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒂ñ𝒐

𝑘𝑔 1000𝑔 𝒈 ∗ = 𝟏𝟕, 𝟓𝟐𝒙𝟏𝟎𝟗 𝑎ñ𝑜 1𝐾𝑔 𝒂ñ𝒐

𝒈 6.02𝑥1023 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑺𝑶𝟐 = 𝟏𝟕, 𝟓𝟐𝒙𝟏𝟎 ∗ = 𝒂ñ𝒐 64𝑔 𝟗

𝑺𝑶𝟐 = 𝟏, 𝟔𝟒𝟕𝟗𝟕𝟓𝒙𝟏𝟎𝟑𝟐

𝑵𝑶𝟐 = 28032000

𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒂ñ𝒐

𝑘𝑔 1000𝑔 𝒈 ∗ = 𝟐𝟖, 𝟎𝟑𝟐𝒙𝟏𝟎𝟗 𝑎ñ𝑜 1𝐾𝑔 𝒂ñ𝒐

𝑵𝑶𝟐 = 𝟐𝟖, 𝟎𝟑𝟐𝒙𝟏𝟎𝟗

𝒈 6.02𝑥1023 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 ∗ = 𝒂ñ𝒐 46𝑔 𝑵𝑶𝟐 = 𝟑, 𝟔𝟔𝟖𝟓𝟑𝟓𝒙𝟏𝟎𝟑𝟐

4

𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒂ñ𝒐

𝑶𝟑 = 9811200

𝑘𝑔 1000𝑔 𝒈 ∗ = 𝟗, 𝟖𝟏𝟏𝟐𝒙𝟏𝟎𝟗 𝑎ñ𝑜 1𝐾𝑔 𝒂ñ𝒐

𝒈 6.02𝑥1023 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑶𝟑 = 𝟗, 𝟖𝟏𝟏𝟐𝒙𝟏𝟎 ∗ = 𝒂ñ𝒐 48𝑔 𝟗

𝑶𝟑 = 𝟏, 𝟐𝟑𝟎𝟒𝟖𝟖𝒙𝟏𝟎𝟑𝟐 𝑷𝑴𝟏𝟎 = 107222400

𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒂ñ𝒐

𝑘𝑔 1000𝑔 𝒈 ∗ = 𝟏𝟎𝟕, 𝟐𝟐𝟐𝟒𝒙𝟏𝟎𝟗 𝑎ñ𝑜 1𝐾𝑔 𝒂ñ𝒐

𝑔 6.02𝑥1023 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑷𝑴𝟏𝟎 = 107,2224𝑥10 ∗ = 𝑎ñ𝑜 1450𝑔 9

𝑷𝑴𝟏𝟎 = 𝟏, 𝟗𝟒𝟗𝟑𝟖𝟑𝒙𝟏𝟎𝟑𝟏

𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 𝒂ñ𝒐

2. Asuma que usted consume 500 galones de gasolina por año en su automóvil (1 gal = 3.7879L). Suponga que la gasolina se puede representar como compuesta completamente por C8H18. (Gasolina) la cual tiene una densidad de 0,85 g cm-3. Suponga que la combustión de C8H18 produce CO2 y H2O ¿Cuántos kilogramos de CO2 contribuye su combustión a la atmósfera cada año? UNIDADES: 𝝆=

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑔 1000𝑐𝑚3 = 𝒎𝒂𝒔𝒂 = 𝜌 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 0.85 3 ∗ (3.7879𝐿 ∗ )= 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑐𝑚 1𝐿

𝒎𝒂𝒔𝒂 = 3219,715𝑔 (1 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒) 𝒎𝒂𝒔𝒂 (𝟓𝟎𝟎𝒈𝒂𝒍) = 3219,715𝑔 ∗ 500 = 1609857,5𝑔 𝜂=

1609857,5𝑔 𝑔 = 14094,3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 114,22 𝑚𝑜𝑙 Reacción de combustión de C8H18

2C8H18 + 25O2 → 16CO2 +18H2O 2 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶8 𝐻18 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑛 16 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 𝑥 = 14094,3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶8 𝐻18 ∗

16 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐶𝑂2 = 𝟏𝟏𝟐𝟕𝟖𝟔, 𝟒 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑪𝑶𝟐 2 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶8 𝐻18

5

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒 𝑢𝑛 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 44.01𝑔 𝑥 = 112786,4 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 ∗

44,01 𝑔 1𝑘𝑔 ∗ = 𝟒𝟗𝟔𝟑, 𝟕𝒌𝒈 𝒅𝒆 𝑪𝑶𝟐 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 1000𝑔

• Determine la presión del CO2 producido a condiciones estándar. 𝑉 = 500𝑔𝑎𝑙 → 1893.95 𝐿 𝑇 = 25°𝐶 = 298𝐾 𝜂 = 14094,3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑅 = 0,082

𝐿 ∗ 𝐴𝑡𝑚 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾

𝐿 ∗ 𝐴𝑡𝑚 14094,3 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ∗ 0,082 ∗ 298𝐾 𝜂𝑅𝑇 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘 𝑃𝑉 = 𝜂 𝑅 𝑇 → 𝑃 = = = 181,846𝑎𝑡𝑚 𝑉 1893,95𝐿 𝑃 = 𝟏𝟖𝟏, 𝟖𝟒𝟔𝑨𝒕𝒎 3. El cloro se utiliza mucho para purificar el agua de los municipios municipales y para tratar las aguas de las piscinas, suponga que el volumen de una muestra particular de gas Cl2 es de 8,70 litros a 985 torr y 24°C. ¿Cuántos gramos de Cl2 hay en la muestra? 𝑳∗𝒂𝒕𝒎

𝑉 = 𝟖. 𝟕𝟎𝑳

𝑅 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟐 𝒎𝒐𝒍∗ 𝒌

𝑇 = 24°𝐶 = 𝟐𝟗𝟕𝒌 𝒈 𝑃𝑀 = 𝟕𝟎, 𝟗 𝒎𝒐𝒍

𝑃 = 𝟗𝟖𝟓𝑻𝒐𝒓𝒓 = 𝟏. 𝟐𝟗𝒂𝒕𝒎 𝑃. 𝑐𝑜𝑚𝑝 =?

𝑔 𝑃 ∗ 𝑉 ∗ 𝑃𝑀 1.29𝑎𝑡𝑚 ∗ 8,70𝑙 ∗ 70,9 𝑚𝑜𝑙 𝑃. 𝑐𝑜𝑚𝑝 = = = 32,67𝑔 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚 𝑅∗𝑇 0,082 ∗ 297𝑘 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘 𝑷. 𝒄𝒐𝒎𝒑 = 𝟑𝟐. 𝟔𝟕𝒈 • A que temperatura el volumen será de 15 litros, si la presión es de 8,076x102 torr? 𝑳 ∗ 𝒂𝒕𝒎 𝑉 = 𝟏𝟓 𝑳 𝑅 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟐 𝒎𝒐𝒍 ∗ 𝒌 𝑇 =? 𝑃 = 𝟖, 𝟎𝟕𝟔𝒙𝟏𝟎𝟐 𝑻𝒐𝒓𝒓 = 𝟏. 𝟏𝟓𝟐𝒂𝒕𝒎

6

𝜂=

𝟑𝟐. 𝟔𝟕𝒈 𝒈 𝟕𝟎, 𝟖 𝒎𝒐𝒍

1.152𝑎𝑡𝑚 ∗ 15 𝐿 = 𝟒𝟓𝟕, 𝟑𝟐𝟕𝒌 32,67𝑔 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚 𝑔 ∗ 0,082 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘 70,9 𝑚𝑜𝑙 𝑻 = 𝟒𝟓𝟕, 𝟑𝟐𝟕 𝒌 = 𝟏𝟖𝟒, 𝟑𝟐𝟕°𝑪 𝑻=

A que presión el volumen será igual 5 litros si la temperatura es de 58°C. 𝑳 ∗ 𝒂𝒕𝒎 𝑉 = 𝟓𝑳 𝑅 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟐 𝒎𝒐𝒍 ∗ 𝒌 𝑇 = 58°𝐶 = 𝟑𝟑𝟏𝑲 𝑃 =? 𝟑𝟐. 𝟔𝟕𝒈 𝜂= 𝒈 𝟕𝟎, 𝟖 𝒎𝒐𝒍 32,67𝑔 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚 𝑔 ∗ 0,082 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘 ∗ 331𝑘 70,9 𝑚𝑜𝑙 𝑷= = 𝟐, 𝟓𝟎𝟏 𝒂𝒕𝒎 5𝐿 𝑷 = 𝟐. 𝟓𝟎𝟏𝒂𝒕𝒎 4. Una pieza de dióxido de carbono sólido con una masa de 5.50 g se coloca en un recipiente de 10 L que ya contiene aire a 705 torr y a 24°C. Después de que se evapora todo el dióxido de carbono, ¿cuál es la presión parcial del dióxido de carbono y la presión total en el recipiente a 30°C? 𝑃1 = 705 𝑇𝑜𝑟𝑟 = 0,927𝑎𝑡𝑚 𝑇1 = 24°𝐶 = 𝟐𝟗𝟕𝒌

𝑃2 =?

𝑇2 = 30°𝐶 = 𝟑𝟎𝟑𝒌

𝑉 = 𝟏𝟎𝑳 𝜂=

𝜂=

𝑃∗𝑉 𝟎, 𝟗𝟐𝟕𝒂𝒕𝒎 ∗ 𝟏𝟎𝑳 = = 𝟎, 𝟑𝟖 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒂𝒊𝒓𝒆 𝑳 ∗ 𝒂𝒕𝒎 𝑅∗𝑇 𝟎, 𝟎𝟖𝟐 ∗ 𝟐𝟗𝟕𝑲 𝒎𝒐𝒍 ∗ 𝑲 5,5𝑔 44,01

𝑔 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟒𝟗𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑪𝑶𝟐 𝑚𝑜𝑙

7

𝑴𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔 = 𝟎, 𝟑𝟖 + 𝟎, 𝟏𝟐𝟒𝟗 = 𝟎, 𝟓𝟎𝟒𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑳 ∗ 𝒂𝒕𝒎 𝜂 ∗ 𝑅 ∗ 𝑇 𝟎, 𝟓𝟎𝟒𝟗 𝒎𝒐𝒍 ∗ 𝟎, 𝟎𝟖𝟐 𝒎𝒐𝒍 ∗ 𝑲 ∗ 𝟐𝟗𝟕𝑲 𝑃= = = 𝟏, 𝟐𝟓 𝒂𝒕𝒎 𝑉 𝟏𝟎𝑳

𝟎, 𝟏𝟐𝟒𝟗𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 ∗

𝟏, 𝟐𝟓 𝒂𝒕𝒎 = 𝟎, 𝟑𝟎𝟗 𝒂𝒕𝒎 𝟎, 𝟓𝟎𝟒𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔

5. El gas natural es muy abundante en muchos pozos petroleros. Sin embargo, el costo de transporte del gas hacia los mercados en otras partes del mundo es muy elevado debido a que es necesario licuar el gas, el cual es principalmente metano y por lo tanto tiene un punto de ebullición de -164°C a presión atmosférica. Una estrategia posible es oxidar el metano en metanol, CH3OH, el cual tiene un punto de ebullición de 65°C y, por tanto se puede transportar con más facilidad. Suponga que se oxida a metanol 10.7x109 ft3 de metano a presión atmosférica y 25°C. • ¿Que volumen de metanol se forma si la densidad del CH3OH es de 0,791g/ml? 28.3169𝐿 𝑉 = 10,7𝑥109 𝑓𝑡 3 → 10,7𝑥109 𝑓𝑡 3 ∗ = 302.99𝑥109 1𝑓𝑡 3 𝑇 = 25°𝐶 = 298𝐾 𝑃 = 1𝑎𝑡𝑚 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚 𝑅 = 0,082 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘 𝑃∗𝑉 =𝜂∗𝑅∗𝑇 𝑃. 𝑐𝑜𝑚𝑝 𝜂= 𝑃𝑀 𝑔 𝑃𝑀 = 32,04 𝑚𝑜𝑙 𝑃 ∗ 𝑉 ∗ 𝑃𝑀 𝑃. 𝑐𝑜𝑚𝑝 = = 𝑅∗𝑇 𝑔 1𝑎𝑡𝑚 ∗ 302,99𝑥1010 ∗ 32,04 𝑚𝑜𝑙 𝑃. 𝑐𝑜𝑚𝑝 = 397274496644𝑔 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚 0,082 ∗ 298𝐾 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾 𝑷. 𝒄𝒐𝒎𝒑 = 𝟑𝟗𝟕, 𝟐𝟕𝒙𝟏𝟎𝟔 𝒌𝒈 𝒅𝒆 𝑪𝑯𝟑 𝑶𝑯 8

𝝆 = 0,791

𝝆=

𝑔 𝑚𝑜𝑙

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 … 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 … 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝝆

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 =

𝑚𝑎𝑠𝑎 397274496644𝑔 = = 502243358589𝑚𝐿 𝑔 𝝆 0,791 𝑚𝑜𝑙 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 = 𝟓𝟎𝟐𝟐𝟒𝟑, 𝟑𝟓𝒎𝟑

• Escriba la ecuación química balanceada para las oxidaciones del metano y metanol a CO2 (g) y H2O. Calcule el cambio total de entalpía para la combustión completa de 10.7x109 ft3 de metano y para la combustión completa de la cantidad equivalente de metanol. Realice un análisis de lo obtenido.

ECUACIONES BALANCEADAS METANO 𝐶𝐻4 + 𝟐𝑂2 − 𝐶𝑂2 + 𝟐𝐻2 𝑂 𝑯 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒄𝒊ó𝒏 = ∑[𝑛 ∗ 𝐻 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑. ] − ∑[𝑛 ∗ 𝐻 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡. ] 𝐾𝐽 𝐾𝐽 ) + (2𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑂 ∗ −285,8 )] 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑂 𝐾𝐽 𝐾𝐽 − [(1𝑚𝑜𝑙 𝐶𝐻4 ∗ −74,85 ) + (2𝑚𝑜𝑙 𝑂2 ∗ 0 )] = 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝐻4 𝑚𝑜𝑙 02

𝑯 = [(1𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 ∗ −393,5

𝑯 = −𝟖𝟗𝟎, 𝟐𝟓𝑲𝑱 𝜂=

397274496644𝑔 = 𝟏, 𝟐𝟒𝒙𝟏𝟎𝟏𝟎 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑪𝑯𝟒 𝑔 32,04 𝑚𝑜𝑙

𝑿 = 1,24𝑥1010 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 ∗

−890,25𝐾𝐽 = −𝟏𝟏, 𝟎𝟑𝟗𝒙𝟏𝟎𝟏𝟐 𝑲𝑱 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 𝑿 = −𝟏𝟏, 𝟎𝟑𝟗𝒙𝟏𝟎𝟏𝟐 𝑲𝑱

9

METANOL 𝟐𝐶𝐻3 𝑂𝐻 + 𝟑𝑂2 − 𝟐𝐶𝑂2 + 𝟒𝐻2 𝑂 𝑯 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒄𝒊ó𝒏 = ∑[𝑛 ∗ 𝐻 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑. ] − ∑[𝑛 ∗ 𝐻 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡. ]

𝐾𝐽 𝐾𝐽 ) + (4𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑂 ∗ −285,8 )] 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑂 𝐾𝐽 𝐾𝐽 − [(2𝑚𝑜𝑙 𝐶𝐻3 𝑂𝐻 ∗ −284,7 ) + (3𝑚𝑜𝑙 𝑂2 ∗ 0 )] = 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝐻3 𝑂𝐻 𝑚𝑜𝑙 02

𝑯 = [(2𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 ∗ −393,5

𝑯 = −𝟏𝟒𝟓𝟐, 𝟖𝑲𝑱 𝜂=

397274496644𝑔 = 𝟏, 𝟐𝟒𝒙𝟏𝟎𝟏𝟎 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑪𝑯𝟒 𝑔 32,04 𝑚𝑜𝑙

𝑿 = 1,24𝑥1010 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 ∗

−890,25𝐾𝐽 = −𝟏𝟏, 𝟎𝟑𝟗𝒙𝟏𝟎𝟏𝟐 𝑲𝑱 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝐻4 𝑿 = −𝟏𝟏, 𝟎𝟑𝟗𝒙𝟏𝟎𝟏𝟐 𝑲𝑱

6. El etileno en presencia de ozono produce formaldehído, de acuerdo con la información presentada en la tabla, determine la ecuación de velocidad de la reacción y la constante de velocidad de formación del formaldehído.

𝑉 = 𝐾[𝐴]𝛼 ∗ [𝐵]𝛽

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HALLAR 𝜷 𝑉1 𝐾[𝐴]𝛼 ∗ [𝐵]𝛽 = = 𝑉2 𝐾[𝐴]𝛼 ∗ [𝐵]𝛽

1,23X10−10

2,76𝑋10−10

=

𝐾[0,13X10−7 ]𝛼 ∗ [2,0X10−8 ]𝛽 = 𝐾[0,13X10−7 ]𝛼 ∗ [3,0X10−8 ]𝛽

1,23

[2]𝛽 = = 2,76 [3]𝛽 1,23

2,76 𝛽 = ln = 1,99 ≈ 2 2 3

𝜷=𝟐

HALLAR 𝜶 𝑉1 𝐾[𝐴]𝛼 ∗ [𝐵]𝛽 = = 𝑉2 𝐾[𝐴]𝛼 ∗ [𝐵]𝛽

1,23X10−10

1,56𝑋10−10

=

𝐾[0,13X10−7 ]𝛼 ∗ [2,0X10−8 ]𝛽 = 𝐾[0,2X10−7 ]𝛼 ∗ [2,0X10−8 ]𝛽

1,23

[0,13]𝛼 = = 1,56 [0.2]𝛼 1,23

1,56 𝛼 = ln = 0,551 ≈ 1 0,13 0,2

𝜶=𝟏

HALLAR K 2

1,23X10−10 = 𝐾[0,13X10−7 ] ∗ [2,0X10−8 ] 1,23X10−10

𝐾=

[0,13X10−7 ] ∗ [2,0X10−8 ]2 𝑲 = 𝟐𝟑, 𝟔𝟓𝟑𝑿𝟏𝟎𝟏𝟐

FÓRMULA 𝑉 = 𝟐𝟑, 𝟔𝟓𝟑𝑿𝟏𝟎𝟏𝟐 [𝐴] ∗ [𝐵]2

Así como la concentración que deben tener los reactivos para que la reacción se desplace de productos a reactivos si se cuenta con una concentración de formaldehído de 0.3M. REACCION BALANCEADA 𝟑𝐶2 𝐻4 + 𝟒𝑂3 → 𝟔𝐶𝐻2 𝑂 + 𝟑𝑂2 𝟑𝐶 𝐻4

2 𝑋 = 0,3𝑀 𝑑𝑒 𝐶𝐻2 𝑂 ∗ 𝟔𝐶𝐻

2𝑂

= 0,15 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶2 𝐻4

𝟒𝑂

𝑋 = 0,3𝑀 𝑑𝑒 𝐶𝐻2 𝑂 ∗ 𝟔𝐶𝐻3𝑂 = 0,2 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑂3 2

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7. Diríjase a la sección de aprendizaje práctico, lea la guía para el uso del simulador disponible en la carpeta “Guía para el uso de recursos educativos”, ingrese al simulador de cinética química y determine la energía de activación del proceso realizando los siguientes pasos: a. Seleccione un mecanismo de reacción: El simulador cuenta con 6 mecanismos de reacción, por lo que cada estudiante debe seleccionar un mecanismo diferente. b. Determine el orden de reacción respecto al reactivo A: Mantenga constante la temperatura del simulador a 65°C y la concentración del reactivo B en 0.2M, determine el tiempo de reacción variando las concentraciones del reactivo A así; 0.2M, 0.25M, 0.30M, 0.35M, 0.4M. Realice la gráfica correspondiente para determinar el orden parcial de la reacción. Tenga en cuenta que el reactivo inicial tiene una concentración de 1M, y el volumen de la solución a trabajar esde 100ml. c. Determine el orden de reacción respecto al reactivo B: Mantenga constante la temperatura del simulador a 55°C y la concentración del reactivo A en 0.25M, determine el tiempo de reacción variando las concentraciones del reactivo B así; 0.1M, 0.2M, 0.25M, 0.3M. Realice la gráfica correspondiente para determinar el orden parcial de la reacción. d. Determine la velocidad de reacción: Mantenga constante las concentraciones de A y B como 0.2M, y determine el tiempo requerido para que se produzca la reacción variando la temperatura así: 10°C, 25°C, 35°C, 45°C y 55°C. Considerando que la concentración del producto es 0.095M cuando se deja de ver la cruz del simulador, determine la velocidad de cada reacción (M/s) e. Determinación de la energía de activación: A partir de los datos anteriores, determine la constante de velocidad K, y realice la gráfica de lnk vs. 1/T(k) y determine la energía de activación y el factor de frecuencia de choque de la reacción. Para la entrega del documento final, no presente la descripción de los pasos realizados en el simulador ni los cálculos. Entregue únicamente las siguientes tablas y gráficas:

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Análisis: El aumento de la temperatura es fundamental en una reacción e influye directamente en la velocidad de la misma, ya que al tener una vista de los datos representados gráficamente se puede observar que el aumento de la energía provoca en el aumento de la velocidad de reacción es decir reducción del tiempo entre la brecha del inicio y el punto de equilibrio donde la velocidad es constante

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BIBLIOGRAFÍA

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