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DOCENTE: MARILSE ARAQUE PABÓN

INGENIERÍA INDUSTRIAL

TRABAJO DE RESUMEN EN EL PORTAFOLIO (DOCUMENTO DEJADO EN LA FOTOCOPIADORA EN FISICO) 1. Escriba la tabla 1.1 magnitudes y unidades fundamentales del sistema internacional (SI) 2. Escriba la tabla 1.2 de prefijos numéricos 3. Escriba la tabla 1.3 de sistemas de medición, dimensiones y unidades 4. Dimensiones básicas Longitud, escribir definición, sacar las equivalencias entre diferentes sistemas Masa, escribir definición, sacar las equivalencias entre diferentes sistemas Tiempo, escribir definición, sacar las equivalencias entre diferentes sistemas Temperatura, escribir definición, sacar las equivalencias entre diferentes sistemas Cantidad materia, escribir definición, escribir ecuación y sus unidades 5. Dimensiones derivadas Área, escribir definición, ecuación y unidades Volumen, escribir definición, ecuación y unidades Densidad, escribir definición, ecuación y unidades Volumen específico, escribir definición, ecuación y unidades Densidad relativa, escribir definición, ecuación, unidades y sustancias de referencia Velocidad, escribir definición, ecuación y unidades Aceleración, escribir definición, ecuación y unidades Flujo volumétrico, escribir definición, ecuación y unidades Flujo másico, escribir definición, ecuación y unidades Flujo molar, escribir definición, ecuación y unidades Fuerza, escribir definición, ecuación y unidades Peso específico, escribir definición, ecuación y unidades 6. Densidades industriales Grados API, escribir su uso, ecuación y unidades Grados BAUME, escribir su uso, ecuación y unidades Grados TWADDELL, escribir su uso, ecuación y unidades Grados BRIX, escribir su uso, ecuación y unidades 7. Unidades de concentración Concentración, escribir definición Solubilidad, escribir definición y unidades Composición por ciento en peso, escribir definición, ecuación y unidades Composición por ciento en volumen, escribir definición, ecuación y unidades Composición molar, escribir definición, ecuación y unidades Concentración peso a volumen, escribir definición, ecuación y unidades

Molaridad, escribir definición, ecuación y unidades Normalidad, escribir definición, ecuación y unidades Molalidad, escribir definición, ecuación y unidades 8. Presión Presión, escribir definición, ecuación y unidades Presión hidrostática, escribir definición, ecuación y unidades Presión atmosférica, escribir definición, ecuación y unidades Presión manométrica, escribir definición, ecuación y unidades Presión de vacío o succión, escribir definición, ecuación y unidades Presión manométrica relativa, escribir definición, ecuación y unidades Presión absoluta, escribir definición, ecuación y unidades 9. Viscosidad Viscosidad cinemática, escribir definición, ecuación y unidades Viscosidad absoluta, escribir definición, ecuación y unidades 10. Número de Reynolds Número de Reynolds, escribir su definición y ecuación para su cálculo

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TALLER 1: EL LENGUAJE DE LA INDUSTRIA QUÍMICA (DOCUMENTO DEJADO EN LA FOTOCOPIADORA EN FISICO) 1. Qué es un diagrama de flujo y por que crees que son importantes para un ingeniero Industrial? 2. Algunos diagramas de flujo muy usados en plantas o en procesos son: LOS DIAGRAMAS DE BLOQUE, DIAGRAMAS DE EQUIPOS Y DIAGRAMAS DE INSTRUMENTACIÓN. Para cada uno de ellos explique que debemos tener en cuenta al dibujarlos? 3. Explique la diferencia entre procesos físicos y procesos químicos. 4. Construya una tabla donde exprese las diferencias entre OPERACIONES UNITARIAS Y PROCESOS UNITARIOS. 5. Copie el problema resuelto 1.1 de la guía dada y luego resuelva las siguientes preguntas adicionales: a. Dibuje el diagrama de bloque del proceso b. Explique si el proceso es físico, químico o es mixto c. Nombre las posibles operaciones unitarias y los posibles procesos unitarios (si los hay). 6. Copie el problema resuelto 1.7 de la guía dada y luego resuelva las siguientes preguntas adicionales: a. Dibuje el diagrama de bloque del proceso b. Explique si el proceso es físico, químico o es mixto c. Nombre las posibles operaciones unitarias y los posibles procesos unitarios con las reacciones químicas respectivas. 7. Estudie todos los problemas resueltos de la guía dada por la docente

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TALLER 2: UNIDADES BÁSICAS Y DERIVADAS 1. la velocidad de un fluido por una tubería de diámetro interno 80 mm es 1,2 m/s. Si la densidad del fluido 0,85 g/cm3, calcular: a. el flujo volumétrico o caudal en pies3/s. RTA. 0,2131 b. el flujo másico en lb/s. RTA. 11,30 2. El valor de la constante universal de los gases ideales es 0,08205 atm-l / (mol-g-K). Expresar este valor de R en: a. J/(mol-k) RTA. 8,3117 b. (kgf-m) / (mol-g-K) RTA. 0,8473 c. Cal / (mol-g-K) RTA. 1,987 d. Btu / (mol-lb-ºR) RTA. 1,986 e. (atm-m3) / (mol-kg-K) RTA. 0,08205 f. (Psi-pie3) / mol-lb-ºR) RTA. 10,73 g. (lbf-pie) / (mol-lb-ºR) RTA. 1545,12 3. El volumen específico de un gas contenido en un cilindro de 20 galones de capacidad es de 1,70 pies3/lb. El gas se encuentra a la presión absoluta d 105,64 Psia y la temperatura 86 ºF. a. Cuál es el peso molecular del gas en g/mol? RTA. 32,61 b. Cuántos mol-lb de gas hay presente? RTA. 0,0482 4. El factor de estiba se da en pies3/t m y se usa en los puertos marítimos para conocer aproximadamente las toneladas métricas (t m) de carga embarcadas en las bodegas de un buque si la densidad del carbón es 800 kg/m3, calcular: a. El factor de estiba en pies3/t m. RTA. 44,14 b. Las t m de carbón que pueden ser cargadas en una bodega cilíndrica de 8 m de diámetro y 5 m de altura. RTA. 201,06 5. El flujo volumétrico del agua por una tubería cuyo diámetro interno es de 80 mm es de 350 l/min. Si la densidad del agua es 1g/ml, calcular: a. La velocidad lineal del agua por la tubería en pies/s. RTA. 3,806 b. El flujo másico del agua en kg/h. RTA. 21000 6. Para un fluido que es transportado por una tubería de 100 mm de diámetro interno y que tiene una viscosidad absoluta de 2,5 poises y densidad de 50 lb/pie 3, su número de reynolds es de 1350: a. Calcular el flujo volumétrico en L/min. RTA. 1986,3 b. Calcular el flujo másico en kg/h. RTA. 95425,8 7. Se tiene un gas con la siguiente composición molar CH4 =80% C2H4 =10% C2H6 =10%. a. Cuál es el peso molecular medio de la mezcla? RTA. 18,6 g/mol b. Cuál es la fracción en peso de cada uno de los componentes de la mezcla? RTA. CH4 =0,688 C2H4 =0,151 C2H6 =0,161

8. Uma mezcla líquida contiene la siguiente composición en masa 40% de butano C 4H10 ; 40% de pentano C5H12 ; 20% de hexano C6H14. a. Determine la composición en fracción molar del líquido. RTA. C4H10= 0,4662 C5H12=0,3784 C6H14=0,1554 b. La composición en fracción en masa excluyendo el hexano RTA. C4H10=0,50 C5H12=0,50 9. El análisis inmediato de un carbón es: humedad total (HT)= 5,50%, cenizas (CZ)= 10,37%) materia volátil (MV) = 40,44%, carbono fijo (CF)= 43,69%. Calcular: a. El análisis inmediato en base seca b. El análisis inmediato en base seca y libre de cenizas RTA. Compuesto %Base seca %Base seca libre de CZ CZ MV CF Total

10,97 42,79 46,24 100,00

0 48,06 51,94 100,00

10. El volumen específico de un aire húmedo es 18,2 pies 3/lb a la presión de 13,23 Psia y temperatura de 113 ºF. Calcular: a. La composición másica del aire húmedo RTA. %H2O=21,5% %Aire seco=78,5% b. Las moles de agua/ mol de aire seco RTA. 0,4388 c. Los g de agua/g de aire húmedo RTA. 0,2152 11. El NOx es uno de los óxidos contaminantes del aire proveniente de los gases de combustión de automóviles que funcionan con gasolina. El NO x está formado por la mezcla de NO y NO2. Suponga que se recolecta una mezcla de 200 cm3 de NOx que pesa 0,350 g, a la presión de 950 torr y temperatura de 27ºC. a. Calcule el porcentaje másico de NO RTA. 62,86% b. Calcule el porcentaje molar de NO RTA. 72,18% 12. Un aceite tiene una densidad de 28 ºAPI, su viscosidad cinemática es de 1,70 stokes. Cuál será su viscosidad absoluta expresada en: a. Poise RTA. 1,5079 b. lb/pie. H RTA. 364,45 13. El coeficiente de transferencia de calor “h” en Btu / (h – pie 2- ºF) para un gas caliente que fluye por el interior de un tubo frío, está dado por la siguiente ecuación empírica: h = 0,0144 x C x (υ x d)0,8/ ф0,2 En donde: h= Coeficiente de transferencia de calor C= Capacidad calorífica del gas en Btu / (lb x ºF) υ= Velocidad del gas en pie / h d= Densidad del gas en lb / pie3 ф=Diámetro del tubo en pies Convertir la ecuación anterior en otra en el cual los términos anteriores esten dados en:

h' en J / (s – m2 – ºC) C' en Cal / (g - ºC) υ' en m /s d' en g / l ф' en cm RTA: h' = 31,683 x C' x (υ' x d')0,8/ ф' 0,2 14. Para calcular la viscosidad absoluta μ, en lb / (pie – s) en función del tiempo Ө, en segundos, se utiliza la ecuación: μ= 3,24 / Ө1/2 + 1,02 / Ө a. Hallar una ecuación equivalente que permita calcular, la viscosidad en centipoises (cP), como función del tiempo Ө en minutos. RTA: μ' (cP) = 623,05 / Ө1/2 + 25,32 / Ө b. Compruebe su ecuación para Ө = 100 s RTA: 497,80 centipoises 15. La capacidad calorífica molar del metano, expresada en Btu / (mol-lbxºF) está dada por la relación: Cp= 3,38 + 1,8x10-2 T - 4,3x10-6 T2 Con T en K Desarrollar una ecuación que dé a: a. Cp en Cal / (g x ºC) con la temperatura en ºC RTA: Cp' = 0,4974 + 9,76x10-4 x T' - 2,68x10-7 x T'2 b. Cp en J / (g x ºC) con la temperatura en ºC RTA: Cp' = 2,081 + 4,085x10-3 x T' - 1,122x10-6 x T'2

Con T en ºC Con T en ºC

16. Una ecuación simplificada para el coeficiente de transferencia de calor esta dado por la relación: h= 0,026 G0,6 / X0,4 En donde: h= está dado en Btu / (h – pie2 – ºF) G= está dado en lb / (h – pie2) X= está dado en pie Hallar otra ecuación que sirva para hallar a h en J / (s – m2 – ºC) xon G en kg / (s – m2) y X en cm. RTA: h'= 30,434 G' 0,6 / X' 0,4 con las unidades pedidas.

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TALLER 3: MANÓMETROS Y MEDIDAS DE PRESIÓN (SACAR FOTOCOPIAS DE ESQUEMAS DE PRESION ANEXO) 1. Cuál será la presión absoluta del gas en mmHg, contenido en el cilindro de la figura 2 (ver anexos) sabiendo que se coloca un manómetro de tubo abierto con una sustancia que tiene una densidad relativa de 1,25. RTA. 562,99 mmHg 2. Un aceite cuya densidad relativa es 0,85 fluye a través de la boquilla mostrada en la figura 3 (ver anexos) y desequilibra la columna de Hg del manómetro en U. Determinar el valor de h, si la presión en el punto A es 1,50 kgf/cm2 manométrica. RTA. h= 1,216 m 3. Dos compartimientos herméticos según se muestra en la figura 5 (ver anexos) están llenos de aire seco. La lectura barométrica del lugar es de 712,5 mmHg. De acuerdo al gráfico y sabiendo que los líquidos manométricos son mercurio, calcular el valor de X en cmHg. RTA. 40cmHg 4. Las vasijas A y B contienen agua bajo presiones de 280 kpa y 140 kpa respectivamente. Cuál es la deflexión del mercurio en el manómetro diferencial mostrado en la figura 6 (ver anexos)? RTA. 1,29 m 5. Analice la figura 8 (ver anexos) y según los niveles dados A=1,20 m B= 3,0 m C=4,5 m D=3,6 m E= 4,50 m. Calcular: a) La caída de presión PA – PB en Pascal. RTA. 3,3095x10 4 Pascal b) La caída de presión PA – PB en metros de fluido. RTA. 2,25 m de fluido 6. Analice la figura 9 (ver anexos) y según los datos dados calcular la lectura del manómetro A en kPa manométricos y absolutos. RTA. – 8,5425 kPa man y 92,783 kPa abs 7. Analice la figura 10 (ver anexos) y según los datos dados: 1) si la válvula se cierra cuando la presión final en el recipiente 1 es igual a la presión final de la mezcla en el recipiente 2. a. calcular la composición molar y másica de la mezcla b. calcular la deflexión del manómetro (h) RTA. 1016 mm. 2) si la válvula se cierra cuando las moles finales en el recipiente 1 es igual a las moles finales de la mezcla en el recipiente 2. a. calcular la composición molar y másica de la mezcla b. calcular la deflexión del manómetro (h) RTA. 724,66 mm 3) si la válvula se cierra cuando la masa final en el recipiente 1 es igual a la masa final de la mezcla en el recipiente 2. a. calcular la composición molar y másica de la mezcla b. calcular la deflexión del manómetro (h) RTA. 643,2 mm 4) si la válvula se cierra cuando el manómetro en U del recipiente 2 marca 1000 torr. calcular la composición molar y másica de la mezcla. RTA.34,14% N2 y 65,85 % O2 5) si la válvula se cierra cuando la composición molar de N 2 en la mezcla es del 30%. calcular la deflexión del manómetro (h) RTA. 896,57 mm 8. Un depósito cerrado contiene aire comprimido y aceite (GE aceite =0,90). Al depósito se conecta un manómetro de tubo en U con mercurio (GE Hg =13,6). Para las alturas de columna h1=36 pulgadas, h2 = 6 pulgadas y h3 = 9 pulgadas, determine la lectura de presión en el manómetro de Bourdon en psig. RTA: p manométrica = 3,06 psig

9. Según el manómetro de tubo inclinado de la figura, la presión en el tubo A es de 0,8 psi. El fluido en ambos tubos A y B es agua, y el fluido en el manómetro tiene un GE=2,6. ¿Cuál es la presión en el punto B correspondiente a la lectura diferencial que se muestra? RTA. 0,424 psi

10. Determinar el ángulo θ del tubo inclinado que se muestra en la figura si la presión en A es de 2 psi mayor que la presión en B (presión del aire). RTA. 34,2 º

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TALLER 4: GASES REALES (SACAR FOTOCOPIAS CARTAS DE NELSON Y OBERT Y TABLA DE PROPIEDADES DE ALGUNAS SUSTANCIAS) 1. El medidor de presión de un cilindro de oxígeno almacenado a la intemperie a 0ºF en invierno indica 1375 Psia. Al pesar el cilindro (cuyo volumen es 6,7 ft3) se obtiene el peso neto, es decir, el peso del oxígeno que es de 63,9 lb. ¿Es correcta la lectura del medidor de presión? RTA. 1334,06 Psia por lo que el medidor esta marcando una lectura errónea. 2. Una bombona hermética y rígida contiene 55,72 litros de gas propano (C 3H8 pm=44 g/mol) a una presión de 1528,8 psig y 406,9 K. Después de 8 días de consumo del gas la presión baja a 911,4 psig y su temperatura a 388,39 K. Calcular los gramos de propano que se gastaron. Pc=42 atm Tc=369,9 K. RTA. 3229 g de propano gastado 3. Se requiere diseñar un tanque de forma esférica, en el cual se van a almacenar 20 kg de n-propano (C3H8) a 1528,8 psig y 339.3°F. ¿Cuál será el diámetro de este tanque en metros? Para este gas, las propiedades críticas son: Pc = 41,922 atm, Tc = 369,85 K. V esfera = 4/3 π r3. RTA. 4. Un cilindro de acero contiene etileno (C 2H4) a 1x104 kpa manométrica. El peso del cilindro y el gas es 70 kg. Se extrae etileno del cilindro hasta que la presión manométrica medida baja a 1/3 de la lectura original; el cilindro y el gas pesan ahora 52 kg. Si la temperatura se mantiene constante a 25 ºC. Calcular: a. Fracción del gas original (n2/n1) RTA. 0,15 b. El volumen del cilindro en m3 RTA. 0,063 m3 5. Un tanque de acero contiene 1000 kg de CO 2 a 765,3 psig y 300 K; se instala un tubo y se extrae 500 kg de CO2 quedando la temperatura final 280 K. a. Cuál será el volumen del tanque en m3? RTA. 7,26 m3 b. Cuál será la presión final del tanque una vez extraído el CO2? RTA. 29,16 atm c. Si la presión máxima que resiste el acero es 1,1811x10 3 psia y la temperatura es 350 K. Cuántos kg de CO2 se pueden alimentar como máximo al tanque sin riesgos que cause explosión? RTA. 1,2258x103 kg CO2 6. Se tiene una masa de 78,46 Lb de isobutano (pm=58,12 g/mol) que ocupa un volumen de 8,55 pies3 cuando la presión es de 1308,3 psig. Si el gas se comprime isotérmicamente hasta la presión de 1837,5 psig. Calcular el nuevo volumen a estas condiciones. RTA. 180,1 litros. Pc= 36 atm Tc= 408,1 K 7. Cierto gas se encuentra en un recipiente de 10 litros a 1955,1 psig y 20 °C. Si el gas se expande hasta un volumen de 20 litros a la presión de 720,3 psig. Determine la temperatura final del gas en K. Pc = 33,5 atm y Tc = 195 K. RTA. 239,6 K 8. Se tiene una masa de 100 libras de CO2 que ocupa un volumen de 705,92 litros cuando la temperatura es 395,46 K, si el gas se enfría isobáricamente hasta la temperatura de 288,9 K. Cuál será el nuevo volumen? RTA. 391,7 litros. DOCENTE: MARILSE ARAQUE PABÓN

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TALLER 5: CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES - DENSIDADES INDUSTRIALES - MEZCLAS 1. Una solución salina se prepara disolviendo 230 g de NaCl en 920 g de agua. El volumen total de la solución es de 1 litro. a. Calcular la densidad de la solución en lb/pies3. RTA.71,73 b. Calcular la composición másica de la solución. RTA. %NaCl =20 %H2O=80 c. Calcular la composición molar de la solución. RTA. . %NaCl =7,16 %H2O=92,84 d. Para preparar solo 500 litros de la solución con la misma composición, igual densidad, cuántos kg de NaCl y cuántos kg de H 2O se necesitan? RTA. 115 kg de NaCl y 460 kg agua. 2. Se mezclan 3000 barriles de petróleo liviano de 30 ºAPI con 10000 barriles de un petróleo pesado de 20 ºAPI. Hallar la densidad de la mezcla expresada en: a. ºAPI RTA. 22,3 b. lb/pie3 RTA. 57,41 3. Se sabe que una solución de ácido clorhídrico tiene una densidad mayor que la del agua y marca en un hidrómetro 20 ºBè. Si su molaridad es 10 ¿cuál es la composición en peso de la solución? RTA. %HCl =31,44 %H2O = 68,56 4. El ácido clorhídrico comprado a un laboratorio tiene en su etiqueta: 37% en peso de HCl y GE= 1,19. Calcular: a. La concentración del ácido en ºBè RTA. 23,15 b. La concentración del ácido en peso/volumen (g/l) RTA. 440,3 c. La molaridad del ácido RTA. 12,07 M d. La fracción molar del ácido RTA. XHCl =0,2249 e. La molalidad del ácido RTA. m= 16,10 f. Cómo se prepararía 200 ml de una solución diluída 0,2 N a partir de la solución anterior que esta concentrada? Cuántos ml de esta solución concentrada se debe medir? RTA. 3,31 ml se llevan a un balón aforado de 200 ml, el cual se afora con agua destilada. 5. Una solución acuosa de ácido sulfúrico H2SO4 tiene una concentración 3,585 molal (m) y una densidad de 1,19 g/cm ³. Calcular: a. Composición másica (% peso soluto y % peso de solvente) RTA. 26% H2SO4 b. Concentración de la solución en % P/V RTA. 30,94% c. Concentración de la solución en Molaridad RTA. 3,15 M d. Concentración de la solución en Normalidad RTA. 6,31 N e. Fracción molar de soluto RTA. X = 0,0606 6. Una solución acuosa se ha preparado disolviendo 50 g de un ácido diprótico (2H +) sólido (AX) en 200 g de agua, encontrándose que la fracción molar de agua es 0,90 y la densidad de la solución es 1,250 g/ml. Calcular: a. La composición en peso de la solución RTA. %AX= 20 %H2O= 80 b. La concentración de la solución en peso/volumen (g/l) RTA. 250 c. El peso molecular del ácido AX RTA. 40,55 gAX/mol d. La molaridad de la solución RTA. 6,165 M

e. La normalidad de la solución RTA. 12,33 N f. La molalidad de la solución RTA. 6,165 m 7. Se tiene una solución 5,77M de HF cuya densidad es 1,040 g/ml. Determinar la concentración en: a) % peso de soluto b) g de soluto/100 ml de solución (%p/v solución) c) g de soluto/100 ml de solvente (%p/v solvente) d) Molalidad (m) e) Fracción molar del soluto (X) Respuestas: a) 11,1 % p/p b) 11,3% p/v c) 12,5 %p/v d) 6,24 m e) 0,101 8. En un laboratorio se encuentran varios frascos con diferentes soluciones del mismo soluto, AgNO3. El frasco A contiene 10 L de solución 10% p/p, d =1,090 g/ml. El frasco B contiene 1 L de solución 5 M. El frasco C contiene 150 ml de solución 10% p/v. Ordenar las soluciones según a) concentración creciente. b) masa de soluto creciente. Respuesta: a) C < A < B b) C < B < A MEZCLAS CON AGUA (DILUCIÓN), MEZCLAS DE SOLUCIONES DEL MISMO SOLUTO Y MEZCLAS DE SOLUCIONES DE DIFERENTES SOLUTOS 9. a) Se tiene una solución 1,20 M de H 2SO4 ¿Cuántas veces debe diluirse para obtener una solución 0,40 M del mismo soluto? RTA. 3 veces b) Se tiene una solución 1,20 M de H 2SO4 ¿Cuántos mL de esta solución deben medirse para preparar 500 mL de solución H2SO4 0,40 M? RTA. 166,67 ml b) Se dispone de 2,00 L de solución 1,20 M de H2SO4 ¿Qué volumen de agua debe agregarse para obtener la solución 0,40 M? RTA. 4 litros c) Si a los 2 litros de solución 1,20 M de H 2SO4 se le evaporan 500 mL de agua, cuál es la concentración molar de la solución final concentrada? RTA.1,6 M

10. Se mezclan 20,0 ml de una solución acuosa (A) de HCl al 21,9%p/v con otra solución acuosa (B) del mismo soluto, obteniéndose 75,0 g de solución de densidad 1,120 g/ml y concentración 2,05 M. Calcular: a) El volumen de la mezcla. RTA. 67 ml b) El volumen de la solución B utilizado. RTA. 47 ml c) La molaridad de la solución B. RTA. 0,36 M 11. a) En el laboratorio se desea diluir 200 g de una solución acuosa de cloruro de sodio (NaCl) de concentración 4 % P/V y d= 1,09 g/cm 3 para obtener otra solución de concentración 0,2737 M. Calcular el volumen de solución diluida y el volumen de agua que se agregó. RTA. V diluido= 458,75 ml; V agua agregada= 275,26 ml b) En el laboratorio se tienen 250 cm3 de una solución acuosa que contiene 30 % P/V y d=

1,15 g/cm3. Se le agrega agua hasta obtener un volumen de 1 litro de solución de densidad 1,08 g/cm3. Calcular la concentración de la solución diluida expresándola en % peso. RTA. 6,94 % peso 12. Se requiere preparar 500 L de una solución 6 M de H 2SO4 (GE=1,30). Para esto se dispone de suficiente cantidad de solución (A) 20 molal (m) y de agua pura. Suponiendo volúmenes aditivos. a) Cuántos kg de solución concentrada y de agua se deben mezclar? RTA. 443,97 kg sol. A y 206,03 kg agua. b) Cuál será la molalidad de la solución resultante diluida o de la mezcla? RTA. 8,427 m c) Cuál será la molaridad de la solución concentrada? RTA. 10,20 M 13. En un mezclador se diluyen 100 litros de solución 16 M de ácido sulfúrico (d=1,74 kg/l) con 50 litros de agua pura para dar una solución diluida (M). Posteriormente se toman 120 kg de solución diluida M y se le agregan 80 litros de una solución de ácido nítrico 5,71 M (GE=1,20 ) obteniéndose una mezcla resultante (P). Calcular la composición final de la mezcla resultante P. RTA. % H2SO4= 38,88; % HNO3= 13,33%; % H2O= 47,79 14. En una industria se requiere una mezcla ácida de H 2SO4, HNO3 y H2O que contenga 32 % en peso de HNO3 para lo cual se procede así: - Se mezclan 30 litros de una solución A de 67% en peso de H 2SO4 y G.E=1,75 con 100 kg de otra solución B cuya composición másica es H2SO4=10%, HNO3=80% y H2O=10%. - La mezcla resultante anterior M, se mezcla con agua pura C, para obtener el producto final pedido P. Calcular: a) La composición másica de la mezcla resultante M. RTA. % H2SO4= 29,62; % HNO3= 52,46; % H2O= 17,92 b) La masa de agua agregada en la segunda mezcla y la composición másica del producto final P. RTA. 97,5 kg agua y % H2SO4= 18,06; % HNO3= 32; % H2O= 49,94 15. En una industria se desea preparar 1500 kg de una solución ácida que tenga la siguiente composición másica (H2O=50%, H2SO4=30%, HNO3=20%). Se dispone de cantidades suficientes de las siguientes soluciones: - (A) H2SO4 concentrado 16 M y G.E= 1,742 - (B) HNO3 comercial 10,6 m - (C) ácido gastado HNO3= 15%, H2SO4=10% y H2O= 75% Calcular la cantidad (kg) de cada solución A,B,C que se deben mezclar para obtener los kg de solución final deseada. RTA. A= 445,94 kg B= 567,59 kg C= 486,47 kg

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TALLER 6: REACCIONES ÁCIDO-BASE Y REACCIONES DE PRECIPITACIÓN (SACAR FOTOCOPIAS TABLA DE SOLUBILIDAD A 25 ºC) 1. Completar la ecuación molecular, luego escriba la ecuación iónica y la neta a. b. c. d. e. f. g. h.

HBr(ac) + NH3(ac) ---------------------------H3PO4(ac) + Ba(OH)2(ac) -----------------CH3COOH(ac) + KOH(ac) ---------------HNO3(ac) + NaOH(ac) ---------------------H2SO4(ac) + Ca(OH)2(ac)-----------------HClO4(ac) + Fe(OH)3(S) -----------------CH3COOH(ac) + Cu(OH)2(S) ------------H2CO3(ac) + NaOH(ac) -------------------

3. Prediga los productos de las siguientes reacciones, identifique los precipitados si los hay y escriba la ecuación iónica neta para las reacciones de precipitación. a. AgNO3(ac) + KBr(ac) --------------------b. NaOH(ac) + MgCl2(ac)---------------------c. BaS(ac) + CuSO4(ac) ----------------------d. (NH4)2SO4(ac) + ZnCl2(ac) ----------------e. AlCl3(ac) + KOH(ac) ---------------------f. K2SO4(ac) + FeBr3(ac) --------------------g. CaI2(ac) + Pb(NO3)2(ac) ------------------h. Na3PO4(ac) + AlCl3(ac) ----------------i. Al2(SO4)3(ac) + BaCl2(ac) ------------------j. (NH4)2CO3(ac) + Pb(NO3)2(ac) ------------4. Qué reactivo podría usarse para separar los cationes de las siguientes mezclas de sustancias sólidas, quedando un ión en disolución y el otro en un precipitado. También puede usar agua como disolvente. a. Carbonato de magnesio y carbonato de sodio b. Nitrato de plata y nitrato de cobre (II) c. Sulfato de plomo (II) y nitrato de cobre (II) d. Carbonato de plomo (II) y carbonato de calcio e. Hidróxido de magnesio y sulfato de bario f. Bromuro de bario y cloruro de plata

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TALLER 7: TITULACIÓN ÁCIDO-BASE Y TITULACIÓN REDOX 1. Un estudiante encuentra un frasco de NaOH (s) que alguien dejó destapado. El hidróxido de sodio, que es higroscópico, ha absorbido humedad del aire. El estudiante desea determinar cuánto NaOH existe realmente en la muestra humedecida. Para ello determina que, después de disolver 10 g del sólido (NaOH impuro) en 25 ml de agua, se gastaron 74,0 ml de HCl 3,0 M en la titulación. ¿Cuál es la pureza del NaOH expresada como porcentaje en peso? % peso=(g puros/ g impuros) x 100 Rta: 88,8% 2. Se necesita 45,6 ml de solución de HCl para titular una muestra de 0,235 g de un sólido que contiene 92,5 % en peso de KOH y 7,5% en peso de Ba(OH) 2. Calcular la concentración molar (M) de la disolución de HCl. Rta. 8,96x10-2 M 3. En el laboratorio se tiene un ácido de batería el cual se requiere determinar el contenido de H2SO4. Una muestra de 1 ml de ácido de batería pesa 1,239 g. Esta muestra se diluye hasta 250 ml con agua. De esta solución se toma una alícuota de 10 ml la cual es titulada con solución de Ba(OH)2 de concentración 4,98x10-3 M . En la titulación se gastaron 32,44 ml de solución Ba(OH)2 . Calcular el % en peso de H2SO4 en el ácido de batería. Rta. 32% 4. Una muestra de 0,95 g de un cereal se trata convenientemente mediante el método Kjeldahl (un proceso para determinar el contenido de nitrógeno en forma de amoníaco NH3 y posteriormente poder estimar el contenido de proteínas en alimentos). El amoniaco NH3 liberado se neutraliza recogiéndolo sobre 50,0 ml de ácido clorhídrico HCl en exceso de concentración 0,120 M. Posteriormente se realiza una titulación donde el exceso de ácido clorhídrico es neutralizado con 20,70 ml de solución de NaOH de concentración 0,1450 M. Calcule el % peso de proteínas en el cereal. RTA. 25,18% Factor de conversión para cereales (1 gramo nitrógeno = 5,70 gramos de proteína) 5. Una muestra de un mineral de hierro que pesa 0,2792 g se disolvió en una disolución de ácido diluido y todo el Fe+2 se convirtió en Fe+3. La disolución requirió en la titulación 23 ml de una disolución 0,0194 M de K 2Cr2O7. Calcular el porcentaje en peso de Fe +2 en la muestra de mineral. Rta. 54,2 %peso Cr2O7- 2 + Fe+2 + H+ ---------------------- Cr +3 + Fe+3 + H2O 6. La concentración de una disolución de peróxido de hidrógeno se puede determinar adecuadamente al titularla contra una disolución estandarizada de KMnO 4 en un medio ácido, de acuerdo con la siguiente ecuación: MnO4- + H2O2 + H+ ------------------ O2 + Mn+2 + H2O Si se requieren 36,44 ml de una disolución 0,01652 M de KMnO 4 para oxidar completamente 25 ml de una disolución de H2O2, calcular la molaridad de esta disolución. Rta. 0,06020 M 7. El ácido oxálico (H2C2O4) está presente en muchas plantas y vegetales. Si se requieren 24 ml de una disolución 0,01 M de KMnO 4 para titular 1 gramo de ácido oxálico impuro, hasta el punto de equivalencia. ¿Cuál es el porcentaje en peso de ácido oxálico puro en la muestra? MnO4- + C2O4- 2 + H+ ---------------- Mn+2 + CO2 + H2O

Rta. 5,4% en peso de ácido oxálico puro. 8. Un volumen de 25 mL de una disolución que contiene (iones Fe+2 y Fe+3) se valora con 23 mL de solución KMnO4 de concentración 0,02M en medio ácido. Como resultado todos los iones Fe+2 se oxidan a Fe+3. A continuación se trata la disolución resultante con Zn metálico con el fin de convertir todos los iones Fe +3 en iones Fe+2. Por último, la disolución que ahora contiene solo iones Fe+2 se titula con 40 mL de solución KMnO 4 de concentración 0,02 M para oxidar todos los iones a Fe+3. Calcular la concentración molar (M) de los iones Fe+2 y la concentración molar (M) de los iones Fe +3 en la disolución original. La reacción neta es: MnO4- + Fe+2 + H+ --------- Mn+2 + Fe+3 + H2O RTA. Fe+2= 0,092 M Fe+3= 0,068 M 9. Calcular el porcentaje de MnO2 en un mineral de pirolusita, si se tratan 0,533 g de la muestra mineral con 1,651 g de ácido oxálico en exceso (H 2C2O4. 2H2O) en medio ácido y después de la reducción completa según reacción neta: MnO 2 + C2O4-2 + H+ ---------- Mn+2 + CO2 + H2O, el exceso de ácido oxálico consume en su valoración 30,06 ml de KMnO 4 de concentración 0,1M según reacción neta: C2O4-2 + MnO4- + H+ --------- Mn+2 + H2O + CO2 RTA. 92,8% de MnO2

10. El ión cromato CrO4-2 puede encontrarse en las aguas residuales de una planta de cromado, siendo un contaminante. Una forma de eliminarlo es precipitándolo en forma de hidróxido de cromo (III) mediante la reacción del cromato con un AGENTE REDUCTOR como es el ditionito de sodio (Na2S2O4). Si se tienen 100 litros de agua residual que contiene una concentración de 0,0148 M de CrO 4-2. Qué masa en gramos de ditionito de sodio Na2S2O4 se requieren para reducir el cromato y poder retirarlo en forma de precipitado? Rta. 386,28 g de Na2S2O4 CrO4-2 (ac) + S2O4-2 + OH- --------------- Cr(OH)3 (s) + SO3-2

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TALLER 8: GRAVIMETRIA

1. Una muestra de 0,5662 g de un compuesto iónico que contiene iones cloruro y un metal desconocido se disuelve en agua y se trata con un exceso de AgNO 3; si se forma un precipitado de AgCl que pesa 1,0882 gramos. Calcular el % en peso de Cl - en el compuesto original. Rta. 47,51% 2. a. Cuántos gramos de NaCl se requieren para precipitar la mayor parte de los iones plata de 250 ml de una disolución 0,0113M de AgNO3 . La reacción es: NaCl + AgNO3 ---------------AgCl (s) + NaNO3 Rta. 0,1651 g NaCl b. Cuántos gramos de precipitado se formaron si el rendimiento de la reacción fue 100%? 3. Una muestra impura de 1,2048 g de Na2CO3 se disuelve y se deja reaccionar con una solución de CaCl2 . Después de la precipitación, filtración y secado, se encontró que el CaCO3 resultante pesó 1,0262 g. Calcular el % de pureza de Na 2CO3 en el mineral. Rta. 90,2% 4. Una mezcla de NaCl y KCl pesó 5,4892 gramos. La muestra se disolvió en agua y reacciona con un exceso de AgNO3 en solución. El precipitado resultante de AgCl pesó 12,7052 gramos. Calcular el % en peso de NaCl en la mezcla. Rta. 74,01 % NaCl 5. La plata puede eliminarse de las soluciones de sus sales mediante la reacción con cinc metálico de acuerdo a la reacción: Zn(s) + 2 Ag+ ------- Zn+2 + Ag(s) Una pieza de 50 g de cinc se arrojó en un tanque de 100 litros que contenía 3,5 g de Ag +/ litro. a. Determinar el reactivo límite b. Cuántos gramos de plata sólida se obtuvo? Rta. 165,01 g Ag 6. El fósforo contenido en una muestra de roca fosfórica que pesa 0,5428 g se precipita en forma de MgNH4PO4.6H2O y se calcina a Mg2P2O7. Si la precipitada calcinada pesa 0,2234 g calcular: a. El % en peso de P2O5 en la muestra de roca. Rta. 26,25% P2O5 b. El % en peso de P en la muestra de roca. Rta. 11,46% P 7. Se analiza el contenido de magnesio en una muestra de 110,52 g de agua mineral. El magnesio de la muestra se precipitó como MgNH4PO4 y este precipitado se calcina a Mg2P2O7, con un peso de 0,0549 gramos. Calcular la concentración de Mg+2 en la muestra en unidades de ppm. Rta. 107,4 ppm Mg+2 8. Una muestra de 0,4852 g de un mineral de hierro se disolvió en ácido, convirtiendo todo el hierro en Fe+3; luego se precipita en forma de óxido Fe 2O3.X H2O. El precipitado se filtró, se lavó y se calcinó a Fe 2O3 el cual pesó 0,2481 g. Calcular el % de Fe en el mineral. Rta. 35,76% Fe 9. a. Calcular el volumen en ml de solución de NH 3 de densidad 0,99 g/ml y 23 % en peso de NH3 que se requieren para precipitar en forma de Fe(OH)3 el hierro contenido en 0,70 g de una muestra que contiene 25 % en peso de Fe2O3. Rta. 0,5 ml solución amoníaco. b. Calcular los gramos de Fe (OH)3 (s) producido. Rta. 0,2342 g Fe (OH)3 Fe+3 + 3 NH3 + 3 H2O ------------------ Fe(OH)3(s) + 3 NH4+

10. Si se agregan 30 ml de una disolución 0,15 M de CaCl 2 a 15 ml de una solución 0,1 M de AgNO3. Cuál es la masa en gramos del precipitado formado? Rta.0, 2149 g AgCl 11. La concentración de iones Cu+2 en un agua residual industrial que también contiene iones sulfato, se determina agregando una disolución de sulfuro de sodio en exceso a 0,800 litros de agua. La reacción que sucede es: Na2S (ac) + CuSO4 (ac) ----------------- Na2SO4 (ac) + CuS (s) Calcular la concentración molar (M) de Cu+2 en la muestra de agua residual, si se formaron 0,0177 g de CuS (precipitado). Rta. 2,31x10-4 M de Cu+2

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TALLER 9: CALORIMETRÍA Y CALORIMETROS 1. Determinar la Temperatura resultante cuando se mezcla 1kg de hielo a 0º C con 9kg de agua a 50º C. Rta. 37º C

2. Un joyero vendió un anillo que pesó 10,0 g y dijo contener 9 g de oro y 1 g de cobre. Se calienta el anillo hasta 500 °C (temperatura inferior a la temperatura de fusión del oro y del cobre). Se introduce el anillo caliente en un calorímetro que contenía 100 ml de agua y cuya temperatura inicial es 20 °C; se constata que la temperatura en el equilibrio térmico es de 22 °C. El calor específico del oro es 0,031 cal /g °C y el calor específico del cobre 0,092 cal /g °C. Calcular las masas del oro y del cobre en el anillo; el joyero dijo la verdad? Suponga un sistema aislado. RTA. masa Au= 8,22 g masa Cu= 1,78 g 3. Se calentó una muestra de 25g de una aleación hasta 100º C y se sumergió en un matraz con 90g de H2O a 25,32º C. la Temperatura del agua aumentó hasta un valor final de 27,18º C. Despreciando las perdidas de calor, calcular el calor específico de la aleación. Rta. Cp aleación = 0,092 cal/g ºC 4. Si se mezclan 100 mL de AgNO 3(ac) 0.100 M y 50 mL de HCl(ac) 0.100 M en un calorímetro a presión constante, la temperatura de la mezcla aumenta de 22,30ºC a 23,11 °C. El aumento de temperatura se debe a la siguiente reacción: AgNO3 (ac) + HCl (ac) → AgCl (s) + HNO3 (ac) Calcular el calor de reacción en ( kJ / mol de AgNO 3) si el calor específico de la mezcla Cp= 4.18 J/g-°C. RTA. – 101,57 kJ/mol de AgNO3 5. Un calorímetro de vaso de poliestireno contiene100ml de HCl 0,3M a 20,3º C. Cuando se añaden 1,82g de Zn(s) la temperatura se eleva hasta 30,5º C. Calcular el calor de reacción por mol de Zn. Suponga cp mezcla = 4,184 J/g º C de 1g/ml y que no hay perdida de calor. Zn(s) + 2H+ � ZnCl2 + H2(g) Rta. -289 kJj/molZn 6. Se quema en exceso de oxígeno en una bomba calorimétrica, una muestra de 1,148 g de ácido benzoico. El calorímetro contiene 1181 g de H 2O, la cual su temperatura se eleva desde 24,96 ºC hasta 30,25 ºC. El calor de combustión del ácido benzoico es – 26,42 kJ/g. En otro experimento se quema en la misma bomba calorimétrica una muestra de carbón en polvo de 0,895 g, entonces la temperatura de agua se eleva desde 24,98ºC a 29,81ºC. a. Calcular la capacidad calorífica de la bomba calorimétrica (S) RTA. 792,25 J/ºC b. Calcular el calor de combustión o poder calorífico del carbón, kJ/g RTA.-30,94 kJ/g c. Si se queman 1 tonelada de carbón, cuánta energía (kJ) se libera? RTA. 3,0940x107 kJ d. Si para un proceso se requieren 10 m3 de vapor de agua a 120ºC a la presión atmosférica y el agua está inicialmente a 20ºC. Cuántos kg de carbón deberán quemarse para calentar y evaporar este volumen de agua? Suponga que no hay pérdidas de calor. Cp H2O liq.=4,184 J/g.ºC, Cp H2O vap.=2,1 J/g.ºC, CLvap.H2O=2259,4 J/g

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TALLER 10: TERMOQUÍMICA- CAMBIO DE ENTALPÍA (SACAR FOTOCOPIAS A TABLA DE CALORES DE FORMACION Y COMBUSTION) 1. La descomposición de la piedra caliza, CaCO 3(s) en Cal, CaO(s) y CO2(g) se lleva a cabo en un horno de gas.

Calcular: a) El calor de reacción por mol de CaCO3 descompuesto b) Si se descomponen 1,35 x 103 kg de CaCO3, cuánto calor en kJ consumiría? Rta. a) +178,4 kJ/mol CaCO3 (endotérmica) b) 2,4003x106 kJ 2. El óxido de calcio CaO(s) se usa para eliminar el dióxido de azufre SO 2 que se genera en las plantas de combustión de carbón, la reacción es: 2CaO(s) + 2SO2(g) + O2(g) � 2CaSO4(s) Calcular: a) El calor de la reacción por mol de SO2 eliminado, DH º R b) Si diariamente se eliminan 6,6x105g de SO2 , Cuanto calor en kJ se generaría? Rta. a) -500,99 kJ/mol SO2 (exotérmica) b) -5,166 x 106kJ 3. En una planta cuya finalidad es producir cal viva (CaO), se queman en un horno 3000 kg/mes de piedra caliza la cual tiene una pureza de 82% en peso de CaCO 3. La reacción principal respectiva es: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) ∆HR = +178,4 kJ/mol CaCO3 CALCULAR: a) ¿La producción de cal viva (CaO) en kg/mes? RTA. 1377,6 kg/mes b) ¿Se entiende que para que la reacción anterior suceda el horno debe ser alimentado con un combustible. ¿Cuál es el consumo mensual de combustible, expresado en kilogramos, para procesar el requerimiento mensual, si el calor aprovechado en el horno es del 85%? Considerar que el combustible usado es n-octadecano (C 18H38) siendo ΔHcomb (PCS) = -3200 kcal/mol. RTA. 104,47 kg de n-octadecano 4. La combustión de las mezclas hidrogeno – oxígeno se utiliza para obtener las temperaturas muy altas (aprox 2500º C) necesarias para ciertas operaciones de soldadura. Considere la reacción como: H2(g) + 1 2 O2(g) � H2O(l) D H = -285,84 kJ a) Calcular el PCI del H2 en kJ/mol b) Calcular la cantidad de calor (kJ) que se desprenden cuando se queman 180 gramos de una muestra que contiene partes iguales en masa de H2(g) y O2(g) Rta. 1,4 x 103 kJ 5. El primer paso en la recuperación industrial del zinc, a partir del mineral sulfuro de zinc, es el proceso de tostado o conversión de ZnS en ZnO por calentamiento. 2ZnS(s) + 3O2(g) � 2ZnO(s) + 2SO2(g) Calcular: a) El calor de la reacción por gramo de ZnS tostado, DH º R Si se queman 1,5 kg de ZnS, cuánto calor en kJ se generaría? Rta. a) -4,53 kJ/g ZnS quemado (exotérmica) b) -6,795 x 103kJ 6. Escriba la ecuación balanceada de combustión completa para los siguientes combustibles gaseosos: metano (el componente principal del gas natural), butano y acetileno. a) Calcular el poder calorífico superior PCS de cada uno de ellos y el poder calorífico inferior de cada uno de ellos PCI (según la LEY DE HESS). Cuál combustible tiene mayor poder calorífico, kJ/mol?

b) Cuántos litros de metano medido a 25º C y 760 mmHg se deberán quemar para que se liberen 2,8 x 107kJ de energía? Tenga en cuenta el PCI del combustible. c) Qué cantidad de energía en kJ se liberará en la combustión completa de 1,65 x 10 4 litros de metano medidos a 18º C y 750 mmHg? Tenga en cuenta el PCI del combustible. d) Si la cantidad de calor obtenido en c) se aprovecha en un 60% para calentar y evaporar H2O desde 15º C hasta vapor a 100º C. Cuantos litros de agua podrán calentarse y evaporarse? Rta. a) DH º R C4H10 (g) = -2878,58 kJ/mol (PCS) y DH º R PCI = -2658,5 kJ/mol DH º R C2H2 = -1299 kJ/mol (PCS) y DH º R PCI = -1255,6 kJ/mol

DH º R CH4 = - 890,40 kJ/mol (PCS) y DH º R PCI = - 802,39 kJ/mol b) 8,088 x 105 litros de metano c) 5,772 x 105 kJ d) 132,44 litros de agua 7. Se queman 8330 gramos de Fuel Oíl, un combustible cuyo hidrocarburo representativo es el eicosano (C20H42). a) a. Escriba la ecuación balanceada de combustión completa b) b. Calcular el volumen (litros) de oxígeno (O2) gastado a C.N en la combustión completa del Fuel Oíl c) c. Calcular el volumen (litros) de aire requerido para la combustión completa del Fuel Oíl (considerar que el aire contiene 21 % volumen de O2). d) d. Si el calor de combustión del eicosano (C20H42) es PCS= -1,41587 x 104kJ/mol, calcular el Poder Calorífico Inferior PCI del eicosano en kJ/mol. e) e. Calcular la energía en (J) liberada por la combustión completa del Fuel Oíl f) f. Si todo el calor producido en la combustión del Fuel Oíl se aprovecha en una caldera para producir vapor de agua ¿Cuantos kg de agua se evaporaran si el agua entra a la temperatura de 35 ºC y debe salir a 100 ºC vapor? Cp H2O(L) = 4,184 J/g ºC Cp H2O(g) = 2,1 J/g ºC CL vaporización = 2259,36 J/g 8. Se tiene 50 kg/h de una mezcla de un biocombustible cuya composición en peso es de 60% de etanol (C2H5OH) con 40% de gasolina (C8H18). a) ¿Escriba las reacciones de combustión y calcule el volumen de aire suministrado para dicha combustión en m3 / hora a CN?(Considerar que se introduce un 30% exceso de aire seco para asegurar una buena combustión). b) Si ∆Hºcombustión C2H5OH = -1366,91 kJ/mol (PCS) y ∆Hºcombustión C8H18 = -5470,7 kJ/mol (PCS). Calcular el Poder calorífico inferior (PCI) de la mezcla biocombustible. c) Calcular el calor liberado en kJ cuando se quema todo el biocombustible d) Si todo el calor producido en la combustión del biocombustible se aprovecha en una caldera para evaporar agua ¿Cuál es la máxima producción de vapor de agua a 100 ºC en kg / hora, si el agua entra a la caldera a la temperatura de 25 ºC. Cp H2O(L) = 4,184 J/g ºC Cp H2O(g) = 2,1 J/g ºC

CL vaporización = 2259,36 J/g 9. Seleccione las reacciones mas adecuadas para obtener la reacción neta: 4CO(g) + 8H2(g) � 3CH4(g) + CO2(g) + 2H2O(l) C(grafito) + ½ O2(g) � CO2(g) D H = -110,5 kJ CO(g) + ½ O2(g) � CO2(g) D H = -283 kJ � H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) D H = -285,8 kJ � CH4(g) C(grafito) + H2(g) D H = -74,81 kJ � CH4(g) +2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) D H = -890,3 kJ D H º Calcular el R de la reacción neta, utilizando la LEY DE HESS. Rta. -747,5 kJ 10. Conocida la siguiente información ½ N2 (g) + 3/2 H2(g) � NH3(g) D H1 = ? NH3(g) + 5/4 O2(g) � NO(g) + 3/2 H2O(l) D H2 = ? H2(g) + 1/2 O2(g) � H2O(l) D H3 = ? Determinar DH º R para la reacción neta utilizando la LEY DE HESS. N2(g) + O2(g) � 2NO(g) Rta. DH º R neta = 180,5 kJ

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TALLER 11: COMBUSTIÓN COMPLETA E INCOMPLETA 1. Un gas de síntesis cuyo análisis es: CO 2 =6,4% H2 =50,8% O2 =0,2% CO=40% y el resto es nitrógeno, se quema con aire húmedo a 740 torr y 50 ºC, %H R=40 (PºVapor=92,51torr) y un 25% de aire en exceso. Calcular la composición molar del ORSAT y del gas de chimenea húmedo? RTA. %CO2=13,73 %O2=3,40 %N2=63,65 %H2O=19,22

2. Un gas que contiene solo metano y nitrógeno se quema con aire para producir un gas de chimenea con un análisis ORSAT de: CO2 =8,7% N2 =86,5% O2 =3,8% CO=1,0%. Calcular: a. El % de aire en exceso que se uso en la combustión. RTA. 17% b. La composición porcentual de la mezcla metano y nitrógeno. RTA. CH4=89,81% N2=10,19% 3. Un gas natural que tiene la siguiente composición molar: CO 2 =3,5% CO=15,4% SO2=2,8% H2=30,4% O2 =4% CH4=28% C2H6=10% N2 =5,9% , se queman con 14,4% exceso de aire húmedo que entra con una H R= 60%. La presión total es 730 torr y la T= 30 ºC. Con base a 100 moles de gas natural quemados totalmente, calcular: a.La composición del ORSAT del gas de chimenea. RTA. CO2=11,68% O2libre=3,5% SO2=0,49% N2= 84,3% b. Los litros de aire húmedo empleados en la combustión completa RTA. 1,5923 x 104 c. La composición molar del gas de chimenea húmedo RTA. CO2=9,47% O2libre=2,84% SO2=0,40% N2= 68,36% H2O=18,93% 4. Se mezcla inicialmente etano con oxígeno para obtener un gas que contiene 80% etano y 20% oxígeno, que luego se quema en un motor con 200% de aire en exceso. El 80% del etano se convierte en CO2, el 10% se quema hasta CO y el 10% no se quema. Calcular la composición molar del gas de salida sobre una base húmeda. RTA. CO2 =3,33% CO=0,42% N2 =76,45% O2 =13,96% H2O =5,63% C2H6=0,21% 5. 30 Libras de carbón (80% de carbono y 20% de hidrógeno) ignorando las cenizas, se queman con 600 lb de aire para producir un gas con un análisis ORSAT en el que la razón de CO 2/CO es igual a 3/2. a. Qué % de aire en exceso se utilizó? RTA. 24% b. Determinar la composición molar del análisis ORSAT. RTA. CO2 =6,09% CO=4,06 % N2 =83,4 % O2 =6,44 % 6. Un gas combustible que tiene la siguiente composición: CH 4=83,6% C2H6=9,7% C3H8=4,8% C4H10=1,5% N2=0,4% . Se conoce que el análisis ORSAT reportó 3,1% de oxígeno libre. Calcular: a. La composición molar del ORSAT. RTA. CO2 =10,44% N2 =86,46% O2 =3,1% b. El % de aire en exceso. RTA. 15,6%

7. Se mezcla inicialmente metano con oxígeno cuya composición es 80% metano (CH 4) y 20% oxígeno (O2), que luego se quema en un motor con aire húmedo a 730 torr y 30 ºC, %HR=60 y un 17% de aire en exceso, produciendo un gas de chimenea con un análisis ORSAT en el que la razón de CO 2/CO es igual a 9. Calcular la composición molar del ORSAT y la composición molar del gas de chimenea húmedo? Pvapor a 30ºC = 31,824 torr 8. Se quema un coque de la siguiente composición en peso %C= 90 y % H= 10, ignorando las cenizas, con aire húmedo (P= 730 torr T= 35 ºC P vapor = 42,175 torr y %H R= 40), produciendo un gas de chimenea cuyo análisis ORSAT reportó una relación molar de CO2/CO = 2 y N2/O2libre = 7,18. Calcular: a. El % de aire en exceso RTA. 83,8% b. La composición molar ORSAT RTA. %CO 2= 5,79 %CO= 2,89 %O2= 11,16 %N2= 80,29 c. Las moles de agua que salen en la chimenea RTA. 25,7 moles totales de agua

9. Se quema un hidrocarburo gaseoso cuyos únicos elementos constituyentes son C, H con exceso de aire húmedo a las siguientes condiciones %H R= 40 P= 740 torr y T= 50 ºC (Pvapor H2O = 92,51 torr), obteniéndose un gas de chimenea en base húmeda de la siguiente composición molar: %CO2= 9,35 % O2libre= 3,12 %N2= 70,37 %H2O= 17,16. CALCULAR: a. Las moles de agua en el aire húmedo RTA. 4,69 moles b. Las moles de C y las moles de H en el combustible hidrocarburo RTA. C= 9,35 mol H= 24,94 mol c. La fórmula empírica y molecular del combustible hidrocarburo quemado si el peso molecular real es 44,03 g/mol RTA. C3H8 d. El % aire en exceso que entró a la combustión RTA. 20%