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Exámen 3 solución.equilibrio químico
 

Exámen 3 solución.equilibrio químico

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    Exámen 3 solución.equilibrio químico Exámen 3 solución.equilibrio químico Document Transcript

    • DEPARTAMENTO DE QUÍMICA NOMBRE DE MATERIA: EQUILIBRIO QUÍMICO PROFESOR: EFRÉN AGUILAR GARNICA SOLUCIÓN EXAMEN PARCIAL # 3 (I.Q./I.A.) 26 JULIO 2010 NOMBRE DE ALUMNO:Resuelva los siguientes problemas:1) Los datos de la isoterma de equilibrio para la adsorción de benceno en unasolución acuosa empleando zeolita granular son como sigue:C (kgsoluto/m3 solución) 0.004 0.0087 0.019 0.027 0.094 0.195 q (kgsoluto/kgzeolita) 0.026 0.053 0.075 0.082 0.123 0.129Determine la isoterma que concuerda con estos datos.RESPUESTA:Al graficar q vs c se observa que los datos no siguen una línea recta. Por ésta razón se diceque los datos no siguen una relación lineal. Luego, al graficar 1 /q vs 1/c se observa que losdatos si siguen una línea recta y por tal motivo se dice que los datos siguen una isoterma deLangmuir. 0.15 60 q (gsoluto/galúmina) 1/q = 0.12351/c + 6.7784 1 40 0.1 R² = 0.9911 / 20 0.05 q 0 0 0 100 200 300 0 0.1 0.2 1/c c (kgsoluto/m3 de solución)
    • 2) Una solución de agua residual que tiene un volumen de 2.5m3 contiene 0.25kgde benceno/m3 de solución. Esta solución se mezcla completamente en un procesopor lotes con 3 kg de zeolita granular hasta que se alcanza el equilibrio. Utilice laisoterma del problema anterior para determinar los valores finales de equilibrio y elporcentaje de benceno extraídoRESPUESTA:Los valores dados son S=2.5m3, c0=0.25kgbenceno/m3solución, M=3kg, q0=0. Luego, el balancede materia sobre el soluto (adsorbato) queda entonces como:Y sustituyendo los datos se tiene lo siguienteDe este balance se obtiene la siguiente relaciónEsta ecuación se grafica junto con el isoterma y se obtiene la siguiente figura en donde la línearoja es la línea de operación y la línea azul el isoterma. El punto de unión corresponde a lascomposiciones en equilibrio y se obtiene lo siguiente c=0.1kgbenceno/m3solución,q=0.125kgbenceno/kgzeolita. El porcentaje de fenol adsorbido se puede calcular con la siguienteecuación: 0.25 q (gsoluto/galúmina) 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 c (gsoluto/cm3 de solución)
    • 3) Un combustible con 20% mol de metano, 40% mol de hidrógeno y 40% mol deamoniaco se quema en una cámara de combustión con un 50% de oxígeno (no deaire) en exceso. Determine la ecuación química del proceso.La ecuación con oxígeno estequiométrico tiene la siguiente formaA partir de la cual se puede realizar un balance de masa para cada elemento:De las ecuaciones anteriores se tiene que , , ,De tal forma que la ecuación con oxígeno estequiométrico está dada porSi la reacción que se lleva a cabo con un 50% de oxígeno en exceso entonces, laecuación anterior se expresa en términos de reactivos de la siguiente maneraEsto significa que se agregan 0.45 moles de oxígeno adicionales a los 0.9 molesque estequiométricamente se requieren. Esto moles adicionales no reaccionan y porlo tanto la ecuación queda comoMORAN Y SHAPIRO
    • 4) C3H8 entra a una cámara de combustión junto con aire teórico a 25 0C y 1 atm. Silos productos de la combustión salen a 1340K de temperatura y 1 atm determine latransferencia de calor en el proceso.La reacción de combustión con aire estequiométrica queda de la siguiente formaUn balance de materia para cada uno de los componentes queda comode donde se obtiene lo siguiente , , , y la ecuación estequimétricatiene la siguiente forma:Luego, un balance de energía para la cámara de combustión queda de la siguiente forma:La entalpía de cada especie involucrada en la reacción se obtiene de la siguiente forma:Al sustituir estos datos en el balance de energía se obtiene lo siguiente