viernes, 31 de diciembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 70

 El sulfato de amonio se usa como fertilizante. Un método de fabricación del compuesto se basa en la siguiente secuencia de reacciones en agua

2NH₃ + H₂O + CO₂ → (NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃ + CaSO₄  → (NH₄)₂SO₄  + CaCO₃

Después de que tiene lugar la reacción, la suspensión acuosa se filtra. El análisis revela los siguientes porcentajes en peso: Filtrado: 0.5% NH₄)₂CO₃, 5.5% (NH₄)₂SO₄, 94.0% H₂O y Sólidos: 8.2% CaSO₄, 91.8% CaCO₃. Para el proceso global, calcule:

a) el reactivo limitante.

b) el grado de conversión.

c) el porcentaje de reactivo en exceso.


miércoles, 29 de diciembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 69

 En el proceso de la pulpa por el método del sulfato, el licor de cocción alcalino se produce por las reacciones:

Na₂SO₄ + 4C → Na₂S + 4CO

Na₂S + CaO + H₂O → NaOH + CaS

Después de ocurrir la primera reacción, el sulfuro de sodio se extrae por lixiviación de la masa y la disolución se trata con cal viva (CaO) en forma de suspensión de lechada de cal, de modo que en realidad el reactivo es Ca(OH) El precipitado de CaS y Ca(OH) sin reaccionar se lava durante el filtrado y se retira. Se ha encontrado que se forman 12.7 Ib de precipitado por cada 100 Ib de licor de cocción preparadas. El análisis del precipitado es CaS: 70.7%, Ca(OH)₂: 23.4% y CaCO₃: 5.9%, este último presente como impureza en la cal empleada. El análisis del licor de cocción es NaOH: lO.O%, NaS: 2.0% y HO: 88.0%.

Calcule: 

a) el porcentaje de exceso de cal usado.

b) el porcentaje de conversión de la reacción.

c) la composición de la cal empleada.

Respuestas



lunes, 27 de diciembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 68

 Un método común para la fabricación de blanqueador de hipoclorito de sodio es la reacción

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaOCl + H₂O

El cloro gaseoso se burbujea por una disolución acuosa de hidróxido de sodio, después de lo cual el producto deseado se separa del cloruro de sodio (un producto secundario de la reacción). Una disolución de NaOH en agua que contiene 1145 Ib de NaOH puro se hace reaccionar con 85 1 Ib de cloro gaseoso. El NaOCl formado pesa 618 lb.

a) ¿Cuál fue el reactivo limitante?

b) ¿Cuál fue el porcentaje de exceso del reactivo en exceso empleado?

c) ¿Cuál fue el grado de conversión de la reacción, expresado como la razón de los moles de NaOCl formados y los moles que se habrían formado si la reacción hubiera llegado a su término?

d) ¿Cuál es el rendimiento de NaOCl respecto a la cantidad de cloro usada (sobre una base de porcentaje)?

jueves, 23 de diciembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 67

 Desde un punto de vista simplista, un alto horno puede verse como un proceso en el que la reacción principal es

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO

aunque ocurren otras reacciones secundarias indeseables, principalmente

                                                    Fe₂O₃ + C → 2FeO + CO

 Después de mezclar 600.0 Ib de carbón (coque) con 1.00 tonelada de óxido de hierro puro (Fe₂O₃), el proceso produce 1200.0 Ib de hierro puro, 183 Ib de FeO y 85.0 Ib de Fe₂O₃.

Calcule lo siguiente:

a) El porcentaje de carbono en exceso suministrado, con base en la reacción principal

b) El porcentaje de conversión de Fe₂O₃ a Fe

c) Las libras de carbón consumidas y las libras de CO producidas por tonelada de Fe₂O₃ cargada

d) La selectividad de este proceso (de Fe respecto a FeO)

viernes, 17 de diciembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 66

 El método de tratamiento de aguas residuales domésticas mas económico es la digestión bacteriana. Como paso intermedio en la conversión de nitrógeno orgánico a nitratos, se informa que las bacterias Nitrosomonas metabolizan compuestos de amonio para producir biomasa y expulsan nitritos como subproducto mediante la siguiente reaccion global:

5CO₂ + 55NH₄ + 76O₂ → C₅H₇O₂N (biomasa) + 54NO₂ + 52H₂O+ 109H⁺

Si 20,000 kg de aguas residuales que contienen 5% en peso de iones amonio fluyenpor un tanque séptico inoculado con las bacterias, ¿cuántos kilogramos de biomasa se producirán, suponiendo que se consume el 95% del NH?

Respuesta

108,4 kg

martes, 14 de diciembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 65

 Un método para sintetizar el sustituto de la aspirina, acetaminofén, implica un proceso de tres pasos como se bosqueja en la figura P1.119. Primero, el p-nitrofenol se hidrogena catalíticamente en presencia de ácido clorhídrico acuoso con el clorhidrato dep-aminofenol con un grado de terminación del 86.9%. Luego, la sal se neutraliza para obtenerp-aminofenol con una conversión fraccionaria de 0.95. 

acetaminofén,

con una conversión fraccionaria de 0.95.

Por último, el p-aminofenol se acetila por reacción con anhídrido acético, con un rendimiento de 3 kg mol de acetaminofén por cada 4 kg mol. ¿Cuál es la conversión fraccionaria global de p-nitrofenol a acetaminofén?

sábado, 4 de diciembre de 2021

Introducción a los cálculos de Ingeniería Química - Problemas 64

 En la industria de los semiconductores, la producción de circuitos integrados (IC) comienza con el corte mecánico de barras de silicio para obtener obleas. Una vez cortadas éstas, se pulen para obtener superficies planas uniformes. A continuación, los contaminantes y los defectos microscópicos (daños de trabajo) se eliminan mediante un baño químico (grabado). Una disolución de grabado tradicional consiste en una relación volumétrica 4: 1: 3 de ácido fluorhídrico al 49%, ácido nítrico al 70% y ácido acético al lOO%, respectivamente. Aunque los daños de trabajo por lo regular no tienen más de 10 mm de profundidad, es común sobregrabar hasta una profundidad de 20 mm por lado. La reacción de disolución de la superficie de silicio es:

3Si + 4HN0₃ + 18HF + 3H₂SiF₆ + 4N0 + 8H₂O

Calcule la velocidad de flujo de la disolución de grabado en kilogramos por hora si cada hora hay que grabar 6000 obleas de 150 mm de diarnetro hasta una profundidad de 20 mm.

¿Cuál es el reactivo limitante?

En la industria de los semiconductores