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TAREA ACADEMICA N° 2 Problemas – Introducción a la química y microbiología ambiental Problema 1: Si un residuo se caracteriza por su DQO y 192 mg/L de DQO es equivalente a 1 mmol de glucosa. Determinar el equivalente en glucosa de un residuo de 5.500 mg/L de DQO.

Solución: Dato 192 mg/L DOQ

1 mmol glucosa

5.500 mg/L DOQ

𝑋=

x mmol de glucosa

5.500

𝑚𝑔 𝐷𝑄𝑂 𝑥 1𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 𝑙 𝑚𝑔 192 𝐷𝑄𝑂 𝑙

X=0.02864 mmol glucosa Problema 2: Cuantas moles de 𝐻2 𝑆𝑂4 se requieren para producir 100 kg de 𝐶𝑎𝑆𝑂4 a partir de 𝐶𝑎𝐶𝑂3 .

Solución:

1mol H2SO4 + 1 mol CaCO3 → 1 mol CaSO4 + 1mol H2CO3

Masa Molar 𝐶𝑎𝑆𝑂4 =136.14 g/mol m 𝐶𝑎𝑆𝑂4 =100 kg

1 mol → 136.14 g 𝐶𝑎𝑆𝑂4 X

X=

→100000 g 𝐶𝑎𝑆𝑂4

100000 𝑔 x 1 𝑚𝑜𝑙 136.14 𝑔

= 734.54 mol 𝐶𝑎𝑆𝑂4

Respuesta: 1 mol de H2SO4 produce 1 mol 𝐶𝑎𝑆𝑂4 Problema 3: Una lechada que contiene 20% en peso de cal (𝐶𝑎𝐶𝑂3 .) se procesa para separar la cal pura seca del agua. Si el caudal de alimentación es de 2000 kg/h. ¿Cuanto 𝐶𝑎𝐶𝑂3 se produce por hora?

Solución: M= 2000 kg/h Lechada =F1

•

0.2 𝑘𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑘𝑔 𝐹1

x 2000 kg F1 = 400 kg/h 𝐶𝑎𝐶𝑂3

Problema 4: Cada día se tratan 3.780 𝑚3 de agua residual en una planta depuradora municipal. El afluente contiene 220 mg/L de sólidos en suspensión. El agua "clarificada" tiene una concentración de sólidos en suspensión de 5 mg/L. Determinar la masa de lodos producidos diariamente en el clarificador.

Solución: Agua residual= 3.780 m3 L Volumenres=3780 L

1m3 1000

Solidos en suspensión= 220 mg/L

Agua “Clarificada”: Sólidos

en

suspensión= 5 mg/L

3780 L x 0.22 g/L= 831.6 g

CLARIFICADOR

X= (831.6-18.9) = 812.7 g

3780 L x 0.005 g/L= 18.9 g

Respuesta: La masa de lodos producidos en el clarificador es de 812.7 g por día. Problema 5: Si un litro de la solución contiene 190 mg de 𝑁𝐻4 + (ac) y 950 mg de 𝑁𝑂3 − (ac), expresar estos constituyentes en términos de nitrógeno (N). Solución:

Formula de la nitrificación: 2𝑁𝐻4 + + 4𝑂2 → 2𝑁𝑂3 − + 4𝐻 + + 2𝐻2 𝑂

Por el método del tanteo está balanceada. 2 moles de 𝑁𝐻4 ++ 4 moles de 𝑂2 → 2 moles de 𝑁𝑂3 − + 4 moles de 𝐻 + + 2 moles de 𝐻2 𝑂, osea:

36g 𝑁𝐻4 + + 128g 𝑂2 → 124g 𝑁𝑂3 − + 4g 𝐻 + + 36g 𝐻2 𝑂

Para el 𝑁𝐻4 +:

En 2 moles de 𝑁𝐻4 +

hay 1mol de

En 2 * (14+4) g de 𝑁𝐻4 +

hay 28g de 𝑁2

En 190g de 𝑁𝐻4 +

hay x gramos de 𝑁2

𝑁2

 x=147.78g

Para el 𝑁𝑂3 − : En 2 moles de 𝑁𝑂3 −

hay 1mol de

En 2 * (14+48) g de 𝑁𝑂3 −

hay 28g de 𝑁2

En 950g de 𝑁𝑂3 −

hay x gramos de 𝑁2

𝑁2

 x=214.52

Respuesta: hay 362.29g de 𝑁2

Problema 6: Dada la concentración de 𝐶𝑎2+ como 92 mg/L en una solución, expresar la concentración en eq/L y también en mg 𝐶𝑎𝐶𝑜3 /L.

Solución:

# 𝑒𝑞−𝑔𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

N = 𝑉 𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 ()

;

#eq-g soluto=

Ca2+ Peq=

N=

𝑀 𝜃

𝑤 𝑝𝑒𝑞

=

40.078

0.092 𝑔/𝐿 20.039 𝑔/𝑚𝑜𝑙

1𝐿

2

= 20.039 g/mol

= 0.0046 eq-g/L

Ca + CO3 = CaCO3 Masa molar de CaCO3 = 100.087 g/mol

𝑃𝑒𝑞 =

100.087 𝑔/𝑚𝑜𝑙 2

= 50.044 g/mol

Eq-g Ca = Eq-g CaCO3

𝑊 𝑊 = 𝑃𝑒𝑞 𝑃𝑒𝑞

92 𝑚𝑔/𝐿 20.039 𝑔/𝑚𝑜𝑙

=

𝑋 CaCO3 50.044 𝑔/𝑚𝑜𝑙

X CaCO3=229.754 mg/L

Problema 7: Una solución de 3% en peso de 𝐶𝑎𝑆𝑂4 , expresar la concentración en: a. Molalidad

b. Molaridad

c. Fracción Molar

Solución: Peso formula 𝐶𝑎𝑆𝑂4 =40+32+4 x 16= 136 N=

3𝑔 136

H2O=2x1+16=18

N H2O =

= 0.0220588 𝑚𝑜𝑙

Por cada 100g de solución hay 3g de 𝐶𝑎𝑆𝑂4 y 97g H2O.

Respuesta: 3g 𝐶𝑎𝑆𝑂4 (sto) 97 g H2O (solución) 97 ml H2O = 0.097 L H2O

•

MOLALIDAD

Molalidad =

0.0220588 𝑚𝑜𝑙 0.097 𝑘𝑔

= 0.2274 mol/kg

97 𝑔 18

= 5.3888

•

MOLARIDAD

Molaridad =

•

0.0220588 𝑚𝑜𝑙 0.01 𝐿 𝑠𝑜𝑙

= 0.22 mol/L

FRACCION MOLAR

Fracción Molar =

0.0220588 𝑚𝑜𝑙 0.0220588 𝑚𝑜𝑙+5.388 𝑚𝑜𝑙

= 0.04076