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UNIVERSIDAD SAN IGNACIO DE LOYOLA

Carrera de ingeniería Industrial Curso de Química General Tarea Virtual N 2

Integrantes del Grupo: N° 1.-

Apellidos y Nombres CALDERON DAMIAN, PAMELA

Código 2C1620870

2.-

LACHIRA SOTO, BRENDA

2C1420098

3.-

CAMARENA BULLON, JOEL

2C1530295

4.-

ATO RAMOS, EDUARDO

2C1430453

2016

INGENIERÍA INDUSTRIAL QUÍMICA GENERAL Tarea Virtual N2

1. De manera natural el CO2 atmosférico se disuelve en el agua del aviento produciendo en el agua de lluvia la acidez ya que se forma un ácido. Este proceso siempre ha ocurrido y aun hoy, cuando los niveles de CO2 han aumentado el CO2 no genera el problema de la lluvia ácida. Por otro lado hay gases que si alteran el pH de agua en el ambiente y estos tiene un origen antropogénico, es decir son emitidos por la actividad humana, estos son el SO2 y los NO2. El H2SO4 es un ácido producto de las reacciones de uno de estos gases y es el principal causante de la acidez e la lluvia ácida. Reacciona con los minerales importantes del suelo y forma sulfato de calcio, sulfatos de hierro, sulfato de magnesio entre otros que las plantas no pueden asimilar empobreciendo así los suelos. Por otro lado el ácido disuelve a otros minerales del suelo y los libera al ambiente, entre estos están el nitrato de cobre, nitrato de aluminio y nitrato de plomo (II). Estos afectan a la flora y fauna acuática a. Escribe las reacciones químicas que se producen entre el agua y los gases de la lluvia ácida. El SO2 genera los ácido sulfuroso (H2SO3) y sulfúrico (H2SO4), de la misma forma los ácidos nitroso (HNO2) y nítrico (HNO3): El CO2 en contacto con el agua puede formar el ácido carbónico, que es un ácido débil: CO2 + H2O H2CO3 SO2+H2O ----H2SO3 SO2+O SO3 + H2O ----H2SO4 2NO2 +H2O ----HNO2 + HNO3

b. Escribe las fórmulas de los compuestos que se mencionan en el texto CO2, SO2, NO2, H2SO4, sulfato de calcio CaSO4, sulfatos de hierro FeSO4, Sulfato de magnesio MgSO4, nitrato de cobre Cu(NO3)2, nitrato de aluminio Al(NO3)3 y nitrato de plomo Pb(NO3)2

c. Escribe el nombre los compuestos que aparecen en el texto   

      

sulfato de calcio sulfatos de hierro sulfato de magnesio nitrato de cobre nitrato de aluminio nitrato de plomo ácido sulfúrico dióxido de carbono dióxido de azufre dióxido de nitrógeno

d. Determina el número de moles que hay en 500 g de las oxisales que figuran en el texto

2. El H2SO4 en la lluvia ácida está presente en muy pequeñas cantidades, hay solo 74mg en 1000g de agua de lluvia. a. Exprese esta cantidad en porcentaje en masa 74x10−3 g %m = x100 = 0.0074% 1000g

b. Si consideramos que la densidad del agua de lluvia es 1 g/mL en cada litro de agua de lluvia hay 74 mg de H2SO4.

ρ=

lg H2O lluvia X

1g mL



1 mL



1000 mL

X = 1000g H2O lluvia → En 1000g de H2O lluvia habrán 74mg de H2SO4

c. Cuál es la molaridad del H2SO4 en el agua de lluvia. 74 x 10−3 g n soluto 98 g/mol M= = = 7.55 x 10−4 M v solución 1L d. Cuantos kilogramos de H2SO4 hay en 2000 L de agua de lluvia

Si:

1L agua lluvia



74 x 10-3g

2000L agua lluvia



X

x = 148g = 0.148 kg de H2SO4

e. Si 100L de agua de lluvia se diluyen en 200L de agua, ¿cuál es la molaridad de la solución final?

C1 . V1 = C2 . V2 (7.55 x 10-4M) (100 L) = (C2) (300L) 2.52 x 10-4 M= C2

f. Si el H2SO4 forma con el calcio sulfato de calcio, determine la masa de carbonato de calcio que hay en 200 kg de sulfato de calcio. 

H2SO4 + Ca CO3

H2 CO3 + Ca SO4

100g

136g

X

200kg X = 147.06 kg

g. Para controlar el efecto de la lluvia ácida se suelen echar ciertas sustancias al suelo de modo que se contrarreste el efecto del ácido. Cuáles de las siguientes sustancias colocaría al suelo para que, de manera controlada se neutralice la acidez del suelo: 

Azufe sólido



Hidróxido de calcio



Cloruro de sodio



Dióxido de carbono.

3. Dadas la siguiente molécula: HO

H

O H

H3C

HO

O

N HH

H

OH

(a)

(b)

(c)

OH

(d)

H3C

CH3

O CH3

OH

H3C

(e)

H3C

Complete la siguiente tabla: molécula Fórmula global (a) Acido láctico (b) benceno (c) Amoniaco (d) Agua (e)glicerol (f)nonano (g)butanal

H3C

C3H6O3 C6H6 NH3 H20 C3H8O3 C9H20 C4H8O

Masa molar (g/mol) 90 g/mol 78 g/mol 17 g/mol 18 g/mol 92 g/mol 128 g/mol 72 g/mol

(f)

Número de moles en 100 g 1.11 mol 1.28 mol 5.88 mol 5.55 mol 1.09 mol 0.78 mol 1.39 mol

(g)

Polaridad (polar /apolar) POLAR APOLAR POLAR POLAR POLAR APOLAR POLAR

4. Investigación: El smog fotoquímico es un serio problema ambiental en las grandes ciudades. Políticamente muchas autoridades incluso han optado por prohibir la circulación de vehículos en determinados días y horas. Investiga a cerca de las opciones que nos da la industria y la tecnología para solucionar el problema de smog fotoquímico. (Presente un breve resumen de no más de 200 palabras).

Las concentraciones de ozono fotoquímico pueden ser disminuidas por una reducción en las emisiones de hidrocarburos y otros compuestos orgánicos volátiles, y también por la reducción de NOx. Algunas opciones para solucionar estos problemas podrían ser: 1. Convertidores catalíticos: Esta estrategia ayuda a reducir las emisiones de los autos por una conversión catalítica que utiliza metales preciosos como Pt o Rh. De esta forma, se transforman los óxidos de nitrógeno en N2, el CO en CO2 y los HC en CO2 y H2O. 2. Diesel: Las emisiones de HC y CO son marcadamente mejores en autos que utilizan Diesel, por lo que se recomienda su uso. 3. Biodiesel: Recientemente, los biocombustibles han sido el centro de atención como posibles soluciones para la disminución de gases de efecto invernadero. 4. Vehículos que funcionan con Hidrógeno o a electricidad: Estos vehículos funcionan con energía más limpia. Los vehículos de hidrógeno solo producen agua al funcionar, mientras que los vehículos a electricidad no producen emisiones. Una de las alternativas a la producción de gases nocivos en los automóviles es el uso de convertidores catalíticos. a. ¿Qué son los convertidores catalíticos? El término convertidor catalítico designa genéricamente a un reactor metálico instalado en el sistema de escape que depura los gases que salen por el tubo de escape, transformando gran parte de las emisiones nocivas en otras menos contaminantes antes de dejarlas libres en la atmósfera. Este reactor de acero inoxidable contiene en su

interior al catalizador, el cual está constituido por una colmena cerámica impregnada con sustancias activas. Los catalizadores utilizados en la industria automovilística se denominan en función del número de vías que poseen (número de gases a tratar), y en función de estos son los metales preciosos con los que están fabricados y alojados en su interior para poder hacer una reacción química y purificar los gases de escape. Existen 3 tipos de convertidores catalíticos: 1. De una vía 2. De dos vías o llamados también de oxidación 3. De tres vías o llamados también de oxidación-reducción El convertidor de una vía está constituido únicamente por un catalizador de oxidación, el cual actúa directamente sobre el Monóxido de Carbono (CO), convirtiéndolo en CO2.

El convertidor de dos vías está compuesto únicamente por un catalizador de oxidación, actuando sobre el Monóxido de Carbono (CO) y los Hidrocarburos no combustionados (HC), obteniéndose como productos CO2 y H2O.

El convertidor de tres vías está compuesto por dos catalizadores, uno de oxidación y otro de reducción, ubicados en el mismo compartimiento uno tras otro. En este convertidor se oxidan el CO y HC, y se reducen los NOx.

b. ¿Qué sustancias se pueden usar como convertidores catalíticos? Los metales preciosos utilizados como convertidores catalíticos son el Platino, Paladio y Rodio. En el funcionamiento de un convertidor de 3 vías se utilizan los metales preciosos de la siguiente manera:

Primera Etapa El catalizador de reducción es la primera etapa del convertidor catalítico. Las paredes del monolito se encuentran recubiertas por moléculas de Platino (Pt) y Rodio (Rh), que al contacto con los gases de escape y por procesos químicos de reducción, consiguen disminuir las emisiones de Óxidos de Nitrógeno NOx. Cuando las moléculas de Monóxido o Dióxido de Nitrógeno reaccionan con el catalizador, este atrapa los átomos de nitrógeno y libera oxígeno, mientras que los átomos de nitrógeno se unen con otros átomos del mismo y se libera nitrógeno molecular N2, el cual es componente natural del aire.

Segunda Etapa Esta etapa la compone el catalizador de oxidación. El monolito contiene partículas de Platino (Pt) y Paladio (Pd), los cuales se encargan de hacer reaccionar a los HC y CO por procesos de oxidación con oxígeno que proviene del propio motor produciendo CO2 y H2O.

c. ¿Qué reacciones química producen los convertidores catalíticos?

Las reacciones químicas producidas en los convertidores catalíticos son las siguientes: 1. Reacciones de oxidación CO + 0,5 O2 H2 + 0,5 O2 HC + O2

CO2 H2O CO2 + H2O

2. Reacciones de reducción NO + CO NO + HC NO + H2

0,5 N2 + CO2 N2 + H2O + CO2 0,5 N2 + H2O

d. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del uso de los convertidores catalíticos?

Dentro de las ventajas principales derivadas del uso de convertidores catalíticos se encuentran: el gran porcentaje de disminución de emisión de gases contaminantes, el cual llega a ser hasta del 90% en convertidores de 3 vías; un mejor desempeño del motor; menores grados de polución, etc.

Dentro de las desventajas principales del uso de convertidores catalíticos se encuentran: su elevado costo; su sensibilidad, ya que un convertidor catalítico podría malograrse o fundirse fácilmente debido a fallas en el sensor de oxígeno, fugas de aceite, golpes excesivos, etc.

Bibliografía 

Guevara, M. 2010. Metodología de Pruebas para la evaluación de convertidores catalíticos en motores en gasolina. Proyecto Previo a la obtención del título de ingeniero Mecánico. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería Mecánica. Quito, Ecuador.



Martínez, E. 2014. Convertidores catalíticos y sus aplicaciones. Universidad Veracruzana. Facultad de Ciencias Químicas. México.



Rani, B.; Singh, U.; Chuhan, A.; Sharma, D.; Maheshwari, R. 2011. Photochemical Smog Pollution and Its Mitigation Measures. Journal of Advanced Scientific Research. 2(4): 28-33.