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Asignatura: Balance de Materia y Energía

Guía de ejercicio sugeridos para evaluación de exámenes de discusión n° 1 y primer examen parcial / unidad II

2.1 Principio de conservación de la masa.

1) A partir de la ecuación que se proporciona, balancee la ecuación y compruebe el principio de conservación de la masa, tanto para átomos como para masa y verifique lo que sucede para los moles.HNO3 + K2CO3 → KNO3 + CO2 + H2O

2) A un proceso de producción de metano a partir de gas de síntesis y vapor de agua, se alimentan 6 kgmol/min de un gas que contiene 50 % de H2, 33 1/3 % de CO y el resto CH4 (todos en base molar), así como 72 kg/min de vapor de agua. Los productos son 3 kgmol/min de agua líquida y 95 kg/min de un gas que contiene 25 % de CH4, 25 % de CO2 y el restoH2 (todos en base molar). Determine, con tres cifras significativas, si:

Fig. Esquema del proceso

a. ¿Se conserva la masa total?
b. ¿Se conservan las moles totales?
c. ¿Se conservan las moles de cada tipo de átomo?
d. ¿Se conserva la masa de cada tipo de sustancia química?
e. ¿Qué puede concluirse que ocurre en este proceso?

2.2 Ecuación química y relación estequiometria.

1) Ciertapiedra caliza reporta la siguiente composición en masa:

Sustancia | % en masa |
CaCO3 | 92.89 |
MgCO3 | 5.41 |
Insolubles | 1.7 |

a) ¿Cuantas libras de CaO se pueden producir a partir de 5 toneladas de piedra?
b) ¿Cuantos pies cúbicos de CO2 se emiten a la atmosfera o podrían recuperarse si la temperatura es de 30°C?
c) ¿Cuánto es el porcentaje de impurezas en la cal (CaO)?2) El oxido crómico reacciona con disulfuro de carbono para formar sulfuro crómico y dióxido de carbono, balancear la reacción y determinar:
Cr2O3 + CS2 → Cr2S3 + CO2

a) La proporción estequiometria entre reactantes y entre reactantes y productos
b) La cantidad de sulfuro crómico formado a partir de 928 g de oxido crómico
c) Los moles de dióxido formados por mol de oxido crómico

3)Para la combustión completa del propano, verifique el balance de la ecuación estequiometria y determine los moles teóricos que se requieren de aire atmosférico y su respectivo volumen, para reaccionar con 5 kgmol de propano, indique además los kgmol de productos que se generarían.

C3H8 + O2 → CO2 + H2O

2.3 Reactivo limite, reactivo en exceso y grado de conversión

1) Considere lareacción:

C2H5OH + Na2Cr2O7 + H2SO4 → CH3COOH + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O

a. Si una alimentación al reactor tiene la composición (porcentaje en mol) de 20 % de C2H5OH, 20 % de Na2Cr2O7 y el resto H2SO4, ¿cuál es el reactivo limitante?

b. ¿Si se alimenta a un reactor 230 kg/h de C2H5OH, qué flujos de alimentación de los otros dos reactivos serían necesarios para tener una mezclaestequiométrica de alimentación?

2) A un reactor se alimenta una mezcla equimolar de las sustancias A, B y C, para producir el producto D mediante la reacción:
A + 2 B + 3/2 C → 2 D + E

Si la conversión en el reactor es del 50 %, calcule el número de moles del producto D que se forman por mol de alimentación al reactor.

3) Se efectúa una reacción cuya ecuación estequiométrica es:

A + 3 B → 2 D
Con20 % de conversión de A.
La corriente de alimentación al reactor contiene 25 % de A y 75 % de B (porcentaje en masa) y tiene un flujo de 1000 kg/h. Si la masa molecular de A es 28 y el de B es 2:

a. Calcule la masa molecular de D.
b. Calcule la composición en base masa de la corriente de salida.

4) La reacción entre el C2H4 y el HBr y el bromuro de hidrogeno se efectúa en un reactorcontinuo. El flujo de productos se analizan y se encuentra que contienen 50% en mol de C2H5Br y 33.3% de HBr. La alimentación del reactor contiene solo etileno y bromuro de hidrogeno. Calcular la conversión fraccionaria del reactivo límite y el % en el que el otro reactivo se encuentra en exceso.

5) Si 10kg de PbS y 3 kg de O2 reaccionan para dar lugar a formar 6 kg de Pb y 1 kg de PbO2, y si...
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