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LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA II

EXAMEN FINAL 2015-A

Problema Nº 1: (4 puntos) Una prueba experimental efectuada a la temperatura de 25 ºC y a la presión atmosférica ha dado como resultado que la difusividad del benceno en el aire es de 9.05x10 —6 m2/s.

Aire Z0 = 0.5 cm  = 0

Z = 2 cm  

25 ºC , 1 atm

Benceno

Calcular el tiempo necesario para que el nivel del benceno descienda a 2 cm.

MWA pA1 - pA2 Z2 - Z02 = 2 ----- . C . DAB . ------- A pBM  benceno = 874 kg/m3 Mw benceno = 78.11 kg/ kmol Pºbenceno a 25 ºC = 99.56 mmHg

. 

R = 82.057 atm-cm3/mol -ºK pBM = (pB2 – pB1) / (ln pB2/pB1) C = PT /(R . T)

Problema Nº 2: (4 puntos) Calcular mediante la ecuación de Nernst-Haskell, la difusividad a dilución infinita del hidróxido de sodio em água a uma temperatura de 25 ºC.

D

0 AB

R . T . [(1 /z+ ) + (1 / z- )] = ------------------------F2 [(1 / + ) + (1 /  -)]

D0AB =

Coeficiente de difusión a dilución infinita, cm2/s

T =

Temperatura, ºK

R =  0+ ,  0-

Constante de los gases = 8.314 J/(mol - ºK)

Z+, Z-

Conductividad iónica (A /cm2 ) / (V/cm) . (mol/cm3) Na+ = 50.1 OH-= 197.6 Valor absoluto valencias del catión y del anión, respectivamente

F

Constante de Faraday = 96,500 C/mol

Problema Nº 3: (4 puntos) Una mezcla líquida, 65 % molar de benceno y 35 % molar de tolueno, se somete a una destilación diferencial, separándose continuamente el vapor que se forma, a 1 atm. de presión. Determinar la cantidad de líquido original que se ha vaporizado así como la composición del destilado global, cuando el vapor, en equilibrio con el líquido, alcanza una composición 60 % molar de benceno.

Para esta mezcla, a 2.40.

el valor de la volatilidad relativa se puede considerar constante e igual

F 1 ln --- = -----W  - 1

z F ( 1 – xw ) ( 1 – xw ) ln ----------- + ln --------xw ( 1 – zF) ( 1 – zF )

Problema Nº 4: (5 puntos) En un reactor tipo Batch, se hace reaccionar una solución 0.5 M de acetato de etilo con una solución 0.5 M de hidróxido de sodio, en cantidades equimoleculares, a la temperatura de 25 ºC. La estequiometría de la reacción es la siguiente: CH3COOC2H5OH ( l ) + NaOH ( aq )

CH3COONa ( l ) + C2H5OH ( aq )

La reacción tiene un orden igual a 2, siendo la constante de la velocidad de reacción igual a 110 cm3/mol-s. Prepararar un gráfico que relacione el tiempo de reacción ( R) con la conversión (XA). (Utilizar valores de X : 0.10, 0.20, 0,30, 0.40, 0.50 . 0.60, 0.70, 0.80 y 0.90)

 R= CAo 0

XA dXA ------ rA

- rA = k . CA02 . (1 – XA)2

Problema Nº 5: (4 puntos) La purga de un gas procedente de una planta de producción de amoníaco sintético contiene 4 moles % de amoníaco (Mw = 17.03) y se puede considerar que el resto es aire (gas inerte). El amoníaco será absorbido a 1 atmósfera de presión y a 70 ºF en una torre de platos que opera en contracorriente y se utilizará agua pura como solvente, para eliminar el 98 % del amoníaco que ingresa a la torre. Calcular el factor de diseño utilizado, si el gasto de agua (M w = 18.02) en la torre era de 600 lb/pie2-h, mientras que el flujo del gas inerte (Mw aire = 28.97) que ingresa a la torre era de 250 lb/pie2-h. A las condiciones de operación la relación de equilibrio viene dada por: y = 1.414 x LS ------

GS

YNp+1 - Y1 =

-----------------

XNp -

X0

LS mínimo YNp+1 - Y1 -------- = -----------GS XNp máximo - X0