Ferrocromo

EXAMEN Septiembre 2005 (RESERVA). QUÍMICA APLICADA A LA INGENIERÍA (Especialidades Mecánico
y Electrónica Industrial)

NO SE PERMITE NINGÚN TIPO DE MATERIAL ADICIONAL (ÚNICAMENTE SE PERMITE CALCULADORA
NO PROGRAMABLE)
PROBLEMA (3,5 puntos)
Para obtener ferrocromo (aleación de Fe-Cr) a escala de laboratorio, se mezclan uniformemente en un crisol 150g
del mineral cromita (FeOACr2O3), del 95% deriqueza y 52 g de aluminio en polvo. Se introduce una cinta de
magnesio metal en la mezcla y se prende, la energía de la combustión de la cinta inicia el proceso de reducción
que continua hasta que se agota el reactivo limitante. Una vez enfriado el crisol, se recupera el ferrocromo. Se
pide:
1º) La reacción ajustada que se produce en el crisol: ¿ De que tipo es, cómo se denomina y cual es el
papeldel Mg?.
2º) Cual es el reactivo limitante y cual es el porcentaje del reactivo en exceso
3º) El peso de ferrocromo obtenido y su composición en centesimal considerando que el rendimiento del
proceso es del 95%.
4º) El calor producido en el proceso en condiciones estándar. Considere despreciable el calor desprendido
en la combustión de la cinta de magnesio.
DATOS: Masas atómicas del O; Al; Cr y Fe:16,00; 26,98; 52,00 y 55,85 g/mol. Las DH0 del FeO; Cr 2 O 3
y Al 2 O 3 , son respectivamente: -266,2; - 1139,7 y - 1675,7 kJ/mol.
PREGUNTAS ( 4 puntos). Debe elegir contestar a 4 de las 5 propuestas
1) Una disolución acuosa 0,1molal de glucosa (C6H12O6), presenta una temperatura de congelación igual al de
otra disolución conteniendo 34,2 g de sacarosa por kg de agua. ¿ cual es la masa molecularde la sacarosa ?.
DATOS: Masas atómicas del H; C y O: 1,0; 12,0 y 16,0 g/mol.
2) Aplicando la teoría de hibridación represente la molécula de cloruro de berilio, indique que tipo de hibridación
presenta, cual es el ángulo de enlace, la polaridad del enlace Cl-Be y el momento dipolar de la molécula.
3) ¿ Cual es la materia prima para obtener “cal apagada”?. Describa brevemente el proceso para susíntesis
industrial, escriba las reacciones en que se basan
4) Indique cuales son los compuestos X; Y y Z, y ajuste las reacciones de obtención amoniaco, partiendo de
metano y de agua, además de Z, como materias prima:
CH4 + H2O Calor
X + H2
X + H2O
Y + H2
H2 + Z
Pt
amoniaco
5) Para la una reacción química: A ( g )+ ½ B ( g )
C ( g ) . Se cumple que en un momento dado, la relación
entre lasconcentraciones del producto y de los reactivos (Q ( p ) ) tiene un valor que es el doble de la constante de
equilibrio(K p ). Escriba las expresiones de Q p y de K p e indique el sentido en el que desplazara en ese momento
la reacción hasta alcanzar el equilibrio.
TEMAS (2,5 puntos). Debe elegir contestar a 1 de los 2 que se proponen:
1- Factores que influyen en la velocidad de una reacción. Ecuación deArrhenius
2- Metalurgia del Hierro

SOLUCIONES
Problema
ESQUEMA:
Mg
FeOACr203 (95%)
150 g

Al
52 g

1 - La reacción que tiene lugar es la reducción del mineral mediante el aluminio metalico , recibe el nombre de
aluminotermia,en la cual el magnesio se utiliza solamente para iniciar la reacción. La reacción ajustada es
3.[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) —>

3.[FeA2Cr] ( s )

+ 4.Al 2 O 3 ( s )

2- Para determinar cual es el reactivo limitante consideramos la estequiometria de la reacción,en la cual de
cromita pura solamente tenemos el 95% del mineral: 150 . 0,95 = 142,5 g, y así:

Cantidades estequiométricas:
Cantidades de que se dispone:

3.[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) —>
3.223,85 ---------- 8.27
142,5 ------------ 52

3.[FeA2Cr] ( s )

+ 4.Al 2 O 3 ( s )

Comparando ambas, vemosque el reactivo limitante va a ser la cromita, por lo que vamos a
calcular cuanto Aluminio se necesita para reaccionar con esos 142,5 g de cromita:
g Al =

142.5. 8 .27
= 45,83 g de Aluminio se necesitan,
3 . 223,85

(Si el reactivo limitante fuera el Al, se

necesitarían más de los 52 g de los que se dispone, y solamente se emplean 45,83)
y sobran = 52 - 45,83 = 6,17 g de Al que sobran ==> % en...