Problemas resueltos del cap.2 - La ecuación química - Allison Butts
La ecuación química
La siguiente ecuación tiene el siguiente significado:
4 partes de de hidrógeno (por masa) reaccionan o se combinan con 32 partes de oxígeno (por masa) para formar 36 partes de agua (por masa), donde las partes pueden leerse como gramos, kilogramos, libras, o cualquier otra unidad de masa, mientras cada término de la ecuación esté expresada en la misma unidad
La misma ecuación igualmente significa 2 partes de hidrógeno (por volumen) reaccionan o se combinan con 1 parte de oxígeno (por volumen) para formar 2 partes de vapor de agua (por volumen), donde las partes pueden leerse como litros, metros cúbicos, pies cúbicos o cualquier otra unidad de volumen, mientras cada término de la ecuación esté expresada en la misma unidad.
A menudo puede ser útil expresar algunos términos gravimétricamente y algunas veces volumétricamente. Por ejemplo, si se desea encontrar el número de de litros de oxígeno necesarios para quemar 100 g de hidrógeno. En este caso el término 2H2 puede ser interpretado como 4 g, pero el término O2 en vez de asignarle el valor de 32 g se le daría el valor de 22,4 litros.
La ecuación anterior puede interpretarse por lo tanto, que 4 gramos de hidrógeno se combinan con 22,4 litros de oxígeno para formar 44,8 litros de vapor de agua.
Ejemplo 1
Un convertidor de acero Bessemer está cargado con 10.000 kg de hierro fundido que contiene 4,0 % de carbono, 1,5% de silicio y 1,0 % de manganeso. Las impurezas se oxidan y se remueven desde el hierro soplando aire en el convertidor. 1/4 del carbono se oxida a CO2 y 3/4 a CO.
Se requiere: El volumen total necesario, en metros cúbicos.
Solución:
Las ecuaciones son:
C + O2 = CO2
2C + O2 = 2CO2
Si + O2 = SiO2
2Mn + O2 = 2MnO
12 22,4
C + O2 = CO2 (1)
2 x 12 22,4
2C + O2 = 2CO (2)
28 22,4
Si + O2 = SiO2 (3)
2 x 55 22,4
2Mn + O2 = MnO (4)
En el arrabio están contenidos 0,04 x 10.000 kg = 400 kg de C, de los cuales 100 kg se van al CO2 (1/4 del C se oxida a CO2) y el resto, 300 kg se van al CO.
La cantidad de Si oxidado es;
0,015 x 10.000 kg = 150 kg de Si
La cantidad de Mn oxidado es:
0,01 x 10.000 kg = 100 kg de Mn
La ecuación (1) significa que 12 kg de C requieren 22,4 m3 de O2 para formar CO2, o:
1 kg de C requiere 22,4/12 m3 de O2
Por lo tanto, 100 kg de C requieren 100 x 22,4/12 = 187 m3 de O2.
De la misma manera, la reacción (2) significa que 24 kg de C requieren 22,4 m3 de O2 para formar CO, de tal forma que:
300 kg de C requieren 300 x 22,4/24 = 280 m3 de O2.
En el caso del silicio:
150 kg de Si requieren 150 x 22,4/28 = 120 m3 de O2.
En el caso del manganeso:
100 kg de Mn requieren 100 x 22,4 / (2 x 55) = 20 m3 de O2.
Sumando todos, se encuentra que el oxígeno requerido es:
187 + 280 + 120 + 20 = 607 m3 de O2.
Puesto que el aire contiene 21,0% de O2 por volumen en condiciones estándar de temperatura y presión, entonces el volumen requerido de aire es:
607 /0,21 = 2.890 m3.
La cantidad molecular de una sustancia a menudo se designa por el término "mol". Por masa, el mol es lo mismo que masa gramo-molecular. Los términos "kilogramo-mol" o "libra-mol" pueden ser usados para designar una masa molecular en kilogramos o libras. Por volumen, un mol de gas representa 22,4 litros en condiciones estándar.
Relación volumen-masa en el sistema inglés
La conversión del volumen de un gas a una masa dada, o viceversa, puede realizarse usando la constante 359 en vez de 22,4.
La relación es:
Una masa-libra molecular de cualquier gas ocupa 359 pies cúbicos en condiciones estándar.
Por ejemplo, el volumen de 10 lb de oxígeno es de 10 x 359/32 = 112 pie3en condiciones estándar.
Problema 1
Un convertidor de cobre recibe una carga de 60 toneladas métricas de mata que contiene 54% de FeS. El FeS se oxida soplando aire en el convertidor de acuerdo a la reacción:
2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2
1 Ton métrica equivale a 1.000 kg.
Se requiere:
1.- El volumen total de aire necesario, en metros cúbicos.
2.- El volumen de SO2 formado.
3.- La cantidad en kilogramos de FeO formado.
4.- La masa de escoria formada, en ton métricas, si el FeO constituye el 65% de la escoria.
PA; S = 32; Fe = 56: O = 16
Solución:
1.-De acuerdo a la reacción:
2 x 88 3 x 22,4
2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2
Se tiene que reaccionan 2 moles de Fe con 3 moles de O2 para oxidar el FeS a FeO.
0,54 x [(56) / (88)] x 60.000 kg = 20.618 kg Fe
20.618 Kg x (3x22,4)/ 2(56) = 12.371 m3 de O2
12.371 / 0,21 = 58.909 m3 (Allison Butts = 58.800)
2.-
El balance de S nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
Por lo tanto, tenemos:
0,54 x 60.000 Kg = 32.400 kg FeS
32.400 Kg FeS x [2x32) /(2 x 88 FeS) ] = 11.782 Kg S
11.782 Kg S x [(2 x 22,4) / (2x32)] = 8.247 m3 SO2 (Allison Butts = 8.230)
3.-
El balance de Fe nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
32.400 Kg FeS x [(2x72)/(2x88)] = 26.509 Kg FeO (Allison Butts = 26.500)
4.-
26.509 Kg /0,65 = 40.783 Kg
Esto equivale a 40.783 / 1.000 = 40,8 Ton métricas (Allison Butts = 40,8 Ton m.)
Problema 2
El óxido de hierro se reduce a hierro en un horno eléctrico de acuerdo con la siguiente reacción:
4Fe2O3 + 9C = 8Fe + 6CO + 3CO2
Se requiere:
1.- La cantidad de kilogramos de Fe2O3 el cual debe ser reducido para obtener 1 tonelada métrica de Fe.
2.- La cantidad de kilogramos de carbono requerido.
3.- La cantidad de metros cúbicos de CO y de CO2 producido en condiciones estándar.
4.- La cantidad de kilogramos de CO y de CO2 producido.
PA; C = 12; O = 16; Fe = 56
Solución:
1.-
El balance de Fe nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
Por lo tanto:
y Fe2O3 x [(8x56)/(4x160)] = 1.000 Kg Fe
y = 1.000 / [(8x56)/(4x160)]
y = 1.429 Kg Fe2O3 (Allison Butts = 1.430)
2.-
Tenemos:
1.429 Kg Fe2O3 x [(12x16) /(4x160)] = 428,7 Kg O
428,7 Kg O x [(9x12) /(12x16)] = 241 Kg C (Allison Butts = 241)
3.-
241 Kg C x [(6x 22,4) /(9x12)] = 299 m3 CO (Allison Butts = 300)
241 Kg C x [(3x 22,4) /(9x12)] = 150 m3 CO2 (Allison Butts = 150)
4.-
241 Kg C x [(6x 28) /(9x12)] = 375 m3 CO (Allison Butts = 375)
241 Kg C x [(3x 44) /(9x12)] = 295 m3 CO2 (Allison Butts = 295)
Problema 3
Una carga en una retorta de zinc produce 50 lb de zinc. La carga consiste de mena que contiene 56% de ZnO, 44% de ganga y carbón que contiene 90% de carbono y 10% de cenizas. La reducción toma lugar de acuerdo con la reacción
ZnO + C = Zn + CO
Se usa suficiente carbón para proporcionar cinco veces más carbono que la ecuación exige.
PA; Zn = 65; C = 12; O = 16
Se requiere:
1.- La masa de la mena en la carga, en libras.
2.- El porcentaje de carbón en la carga.
3.- El volumen de CO involucrado, en pies cúbicos.
Solución;
1.-
El balance de Zn nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
y ZnO x (65/81) = 50 lb Zn
y = 50 / (65/81)
y = 62,31 Lb ZnO 62,31/0,56 = 111 Lb mena (Allison Butts = 111)
2.-
El balance es:
mena + carbón = ganga + CO + Zn
y Lb CO = 62,31 Lb ZnO x (28 CO/81 ZnO)
y = 21,5 Lb CO
ganga = 0,44 x 111 Lb mena
y = 48,84 Lb ganga
Por lo tanto;
carbón = (ganga + CO + Zn) - mena
y = (48,84 + 21,5 + 50) - 111
y = 8,98 Lb carbón
C = 8,98 x 0,90
8,08 Lb C
8,08 / (111+ 8,98) = 6,73 % C
6,73 x 5 = 33,7 % C en la carga. (Allison Butts = 31,5)
3.-
21,5 Lb CO x (359/28) = 276 pie3 CO (Allison Butts = 275)
Problema 4
El plomo es reducido a partir de la galena (PbS) en un horno de soplado (ore hearth) mediante a reacción del PbS con el PbO en una reacción y PbS con PbSO4 en otra reacción. En ambos casos se forma Pb y SO2. Se producen tres veces más plomo en la reacción con PbO que en la reacción con PbSO4. Las dos reacciones toman lugar en forma simultánea.
La masa del PbS reducido en las dos reacciones juntos es de 6.600 Kg.
PA; Pb = 207; O = 16; S = 32.
Se requiere:
1.- La masa total de plomo resultante a partir de las reacciones y la masa (en kilogramos) y volumen (en metros cúbicos) de SO2 producido.
2.- El porcentaje de PbO y de PbSO4 contenido en la mezcla PbS-PbO-PbSO4.
Solución:
1.-
Las reacciones involucradas son:
PbS + PbO = Pb + SO2
PbS + PbSO4 = Pb + SO2
Las mismas reacciones balanceadas:
PbS + 2PbO = 3Pb + SO2
PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2
Como la primera reacción produce 3 veces más Pb que la segunda reacción, entonces, se ajusta la segunda ecuación:
PbS + 2PbO = 3Pb + SO2
0,5 PbS + 0,5 PbSO4 = Pb + SO2
1,5 PbS + 2PbO + 0,5 PbSO4 = 4Pb + 2SO2
Esta última ecuación es la que debemos considerar para la solución del problema.
Masa total de plomo = 6.600 kg PbS x [(4x207)/(1,5x239)
Masa total de plomo = 15.244 kg (Allison Butts = 15.200)
Masa de SO2 = 6.600 kg PbS x [(2x64) / (1,5x239)]
Masa de SO2 = 2.356 kg (Allison Butts = 2.360)
Volumen de SO2 = 6.600 kg PbS x [(2x22,4) / (1,5x239)]
Volumen de SO2 = 825 m3 (Allison Butts = 825)
2.-
Masa de PbO = 6.600 kg PbS x [(2x223) / (1,5x239)]
Masa de PbO =8.211 kg
Masa de PbSO4 = 6.600 kg PbS x [(0,5x303) / (1,5x239)]
Masa de PbSO4 = 2.789 kg
Masa PbS-PbO-PbSO4 = 6.600 + 8.211 + 2.789
Masa PbS-PbO-PbSO4 = 17.600 kg
Porcentaje PbO = 8.211/17.600
Porcentaje PbO = 46,6% (Allison Butts = 46,6)
Porcentaje PbSO4 = 2.789/17.600
Porcentaje PbSO4 = 15,8% (Allison Butts = 15,8)
Problema 5
Una mena de cobre contiene 6% de Cu y 35% de S. El mineral de cobre es calcopirita (CuFeS2), y el S está presente como pirita (FeS2). El resto de la mena es ganga que no contiene Cu, S, o Fe.
La mena es tostada hasta que todo el azufre es removido. Las siguientes reacciones toman lugar:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
4CuFeS2 + 13O2 = 4CuO + Fe2O3 + 8SO2
La cantidad de oxígeno suministrado al horno (contenido en el aire) es 200 % en exceso de la cantidad demandada por las ecuaciones.
Se requiere:
1.- La cantidad de libras de cada uno de los minerales anteriores y de la ganga contenido en 1 tonelada corta de mena.
2.- Los pies cúbicos de oxígeno requerido por la ecuación para tostar 1 ton de mena.
3.- Los pies cúbicos de aire realmente suministrado, por tonelada de mena.
4.- La masa total de Fe2O3 y el volumen total de SO2 producido para tostar 1 tonelada de mena.
Solución:
1,.
Problema 6
El aluminio es producido por descomposición electrolítica del Al2O3, utilizando un ánodo de carbón. El oxígeno es liberado cuando el Al2O3 se descompone y se combina con el carbón en el ánodo. Asumir que el 85% del oxígeno forma CO, y 15% de CO2.
La producción diaria de una celda es de 400 Lb de aluminio.
Se requiere:
1.- La reacción química que ocurre, balanceada con números mínimos completos.
2.- Las libras de Al2O3 consumido por día en cada celda.
3.- Los pies cúbicos de CO y CO2 liberados, por día.
Problema 7
El azufre contenido en el acero como FeS es removido en un horno eléctrico mediante la adición de cal y ferrosilicona. la siguiente reacción toma lugar;
2CaO +2FeS + FexSi = SiO2 + 2CaS + (x + 2)Fe
en la cual la ferrosilicona es representada por FexSi.
Se requiere:
Si la ferrosilicona contiene 50 % de Fe y 50 % de Si, ¿qué valor de x en la fórmula FexSi representaría su composición?
La siguiente ecuación tiene el siguiente significado:
2H2 + O2 = 2H2O
4 partes de de hidrógeno (por masa) reaccionan o se combinan con 32 partes de oxígeno (por masa) para formar 36 partes de agua (por masa), donde las partes pueden leerse como gramos, kilogramos, libras, o cualquier otra unidad de masa, mientras cada término de la ecuación esté expresada en la misma unidad
La misma ecuación igualmente significa 2 partes de hidrógeno (por volumen) reaccionan o se combinan con 1 parte de oxígeno (por volumen) para formar 2 partes de vapor de agua (por volumen), donde las partes pueden leerse como litros, metros cúbicos, pies cúbicos o cualquier otra unidad de volumen, mientras cada término de la ecuación esté expresada en la misma unidad.
A menudo puede ser útil expresar algunos términos gravimétricamente y algunas veces volumétricamente. Por ejemplo, si se desea encontrar el número de de litros de oxígeno necesarios para quemar 100 g de hidrógeno. En este caso el término 2H2 puede ser interpretado como 4 g, pero el término O2 en vez de asignarle el valor de 32 g se le daría el valor de 22,4 litros.
La ecuación anterior puede interpretarse por lo tanto, que 4 gramos de hidrógeno se combinan con 22,4 litros de oxígeno para formar 44,8 litros de vapor de agua.
Ejemplo 1
Un convertidor de acero Bessemer está cargado con 10.000 kg de hierro fundido que contiene 4,0 % de carbono, 1,5% de silicio y 1,0 % de manganeso. Las impurezas se oxidan y se remueven desde el hierro soplando aire en el convertidor. 1/4 del carbono se oxida a CO2 y 3/4 a CO.
Se requiere: El volumen total necesario, en metros cúbicos.
Solución:
Las ecuaciones son:
C + O2 = CO2
2C + O2 = 2CO2
Si + O2 = SiO2
2Mn + O2 = 2MnO
12 22,4
C + O2 = CO2 (1)
2 x 12 22,4
2C + O2 = 2CO (2)
28 22,4
Si + O2 = SiO2 (3)
2 x 55 22,4
2Mn + O2 = MnO (4)
En el arrabio están contenidos 0,04 x 10.000 kg = 400 kg de C, de los cuales 100 kg se van al CO2 (1/4 del C se oxida a CO2) y el resto, 300 kg se van al CO.
La cantidad de Si oxidado es;
0,015 x 10.000 kg = 150 kg de Si
La cantidad de Mn oxidado es:
0,01 x 10.000 kg = 100 kg de Mn
La ecuación (1) significa que 12 kg de C requieren 22,4 m3 de O2 para formar CO2, o:
1 kg de C requiere 22,4/12 m3 de O2
Por lo tanto, 100 kg de C requieren 100 x 22,4/12 = 187 m3 de O2.
De la misma manera, la reacción (2) significa que 24 kg de C requieren 22,4 m3 de O2 para formar CO, de tal forma que:
300 kg de C requieren 300 x 22,4/24 = 280 m3 de O2.
En el caso del silicio:
150 kg de Si requieren 150 x 22,4/28 = 120 m3 de O2.
En el caso del manganeso:
100 kg de Mn requieren 100 x 22,4 / (2 x 55) = 20 m3 de O2.
Sumando todos, se encuentra que el oxígeno requerido es:
187 + 280 + 120 + 20 = 607 m3 de O2.
Puesto que el aire contiene 21,0% de O2 por volumen en condiciones estándar de temperatura y presión, entonces el volumen requerido de aire es:
607 /0,21 = 2.890 m3.
La cantidad molecular de una sustancia a menudo se designa por el término "mol". Por masa, el mol es lo mismo que masa gramo-molecular. Los términos "kilogramo-mol" o "libra-mol" pueden ser usados para designar una masa molecular en kilogramos o libras. Por volumen, un mol de gas representa 22,4 litros en condiciones estándar.
Relación volumen-masa en el sistema inglés
La conversión del volumen de un gas a una masa dada, o viceversa, puede realizarse usando la constante 359 en vez de 22,4.
La relación es:
Una masa-libra molecular de cualquier gas ocupa 359 pies cúbicos en condiciones estándar.
Por ejemplo, el volumen de 10 lb de oxígeno es de 10 x 359/32 = 112 pie3en condiciones estándar.
Problema 1
Un convertidor de cobre recibe una carga de 60 toneladas métricas de mata que contiene 54% de FeS. El FeS se oxida soplando aire en el convertidor de acuerdo a la reacción:
2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2
1 Ton métrica equivale a 1.000 kg.
Se requiere:
1.- El volumen total de aire necesario, en metros cúbicos.
2.- El volumen de SO2 formado.
3.- La cantidad en kilogramos de FeO formado.
4.- La masa de escoria formada, en ton métricas, si el FeO constituye el 65% de la escoria.
PA; S = 32; Fe = 56: O = 16
Solución:
1.-De acuerdo a la reacción:
2 x 88 3 x 22,4
2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2
Se tiene que reaccionan 2 moles de Fe con 3 moles de O2 para oxidar el FeS a FeO.
0,54 x [(56) / (88)] x 60.000 kg = 20.618 kg Fe
20.618 Kg x (3x22,4)/ 2(56) = 12.371 m3 de O2
12.371 / 0,21 = 58.909 m3 (Allison Butts = 58.800)
2.-
El balance de S nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
Por lo tanto, tenemos:
0,54 x 60.000 Kg = 32.400 kg FeS
32.400 Kg FeS x [2x32) /(2 x 88 FeS) ] = 11.782 Kg S
11.782 Kg S x [(2 x 22,4) / (2x32)] = 8.247 m3 SO2 (Allison Butts = 8.230)
3.-
El balance de Fe nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
32.400 Kg FeS x [(2x72)/(2x88)] = 26.509 Kg FeO (Allison Butts = 26.500)
4.-
26.509 Kg /0,65 = 40.783 Kg
Esto equivale a 40.783 / 1.000 = 40,8 Ton métricas (Allison Butts = 40,8 Ton m.)
Problema 2
El óxido de hierro se reduce a hierro en un horno eléctrico de acuerdo con la siguiente reacción:
4Fe2O3 + 9C = 8Fe + 6CO + 3CO2
Se requiere:
1.- La cantidad de kilogramos de Fe2O3 el cual debe ser reducido para obtener 1 tonelada métrica de Fe.
2.- La cantidad de kilogramos de carbono requerido.
3.- La cantidad de metros cúbicos de CO y de CO2 producido en condiciones estándar.
4.- La cantidad de kilogramos de CO y de CO2 producido.
PA; C = 12; O = 16; Fe = 56
Solución:
1.-
El balance de Fe nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
Por lo tanto:
y Fe2O3 x [(8x56)/(4x160)] = 1.000 Kg Fe
y = 1.000 / [(8x56)/(4x160)]
y = 1.429 Kg Fe2O3 (Allison Butts = 1.430)
2.-
Tenemos:
1.429 Kg Fe2O3 x [(12x16) /(4x160)] = 428,7 Kg O
428,7 Kg O x [(9x12) /(12x16)] = 241 Kg C (Allison Butts = 241)
3.-
241 Kg C x [(6x 22,4) /(9x12)] = 299 m3 CO (Allison Butts = 300)
241 Kg C x [(3x 22,4) /(9x12)] = 150 m3 CO2 (Allison Butts = 150)
4.-
241 Kg C x [(6x 28) /(9x12)] = 375 m3 CO (Allison Butts = 375)
241 Kg C x [(3x 44) /(9x12)] = 295 m3 CO2 (Allison Butts = 295)
Problema 3
Una carga en una retorta de zinc produce 50 lb de zinc. La carga consiste de mena que contiene 56% de ZnO, 44% de ganga y carbón que contiene 90% de carbono y 10% de cenizas. La reducción toma lugar de acuerdo con la reacción
ZnO + C = Zn + CO
Se usa suficiente carbón para proporcionar cinco veces más carbono que la ecuación exige.
PA; Zn = 65; C = 12; O = 16
Se requiere:
1.- La masa de la mena en la carga, en libras.
2.- El porcentaje de carbón en la carga.
3.- El volumen de CO involucrado, en pies cúbicos.
Solución;
1.-
El balance de Zn nos dice que debe haber la misma cantidad en ambos lados de la reacción.
y ZnO x (65/81) = 50 lb Zn
y = 50 / (65/81)
y = 62,31 Lb ZnO 62,31/0,56 = 111 Lb mena (Allison Butts = 111)
2.-
El balance es:
mena + carbón = ganga + CO + Zn
y Lb CO = 62,31 Lb ZnO x (28 CO/81 ZnO)
y = 21,5 Lb CO
ganga = 0,44 x 111 Lb mena
y = 48,84 Lb ganga
Por lo tanto;
carbón = (ganga + CO + Zn) - mena
y = (48,84 + 21,5 + 50) - 111
y = 8,98 Lb carbón
C = 8,98 x 0,90
8,08 Lb C
8,08 / (111+ 8,98) = 6,73 % C
6,73 x 5 = 33,7 % C en la carga. (Allison Butts = 31,5)
3.-
21,5 Lb CO x (359/28) = 276 pie3 CO (Allison Butts = 275)
Problema 4
El plomo es reducido a partir de la galena (PbS) en un horno de soplado (ore hearth) mediante a reacción del PbS con el PbO en una reacción y PbS con PbSO4 en otra reacción. En ambos casos se forma Pb y SO2. Se producen tres veces más plomo en la reacción con PbO que en la reacción con PbSO4. Las dos reacciones toman lugar en forma simultánea.
La masa del PbS reducido en las dos reacciones juntos es de 6.600 Kg.
PA; Pb = 207; O = 16; S = 32.
Se requiere:
1.- La masa total de plomo resultante a partir de las reacciones y la masa (en kilogramos) y volumen (en metros cúbicos) de SO2 producido.
2.- El porcentaje de PbO y de PbSO4 contenido en la mezcla PbS-PbO-PbSO4.
Solución:
1.-
Las reacciones involucradas son:
PbS + PbO = Pb + SO2
PbS + PbSO4 = Pb + SO2
Las mismas reacciones balanceadas:
PbS + 2PbO = 3Pb + SO2
PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2
Como la primera reacción produce 3 veces más Pb que la segunda reacción, entonces, se ajusta la segunda ecuación:
PbS + 2PbO = 3Pb + SO2
0,5 PbS + 0,5 PbSO4 = Pb + SO2
1,5 PbS + 2PbO + 0,5 PbSO4 = 4Pb + 2SO2
Esta última ecuación es la que debemos considerar para la solución del problema.
Masa total de plomo = 6.600 kg PbS x [(4x207)/(1,5x239)
Masa total de plomo = 15.244 kg (Allison Butts = 15.200)
Masa de SO2 = 6.600 kg PbS x [(2x64) / (1,5x239)]
Masa de SO2 = 2.356 kg (Allison Butts = 2.360)
Volumen de SO2 = 6.600 kg PbS x [(2x22,4) / (1,5x239)]
Volumen de SO2 = 825 m3 (Allison Butts = 825)
2.-
Masa de PbO = 6.600 kg PbS x [(2x223) / (1,5x239)]
Masa de PbO =8.211 kg
Masa de PbSO4 = 6.600 kg PbS x [(0,5x303) / (1,5x239)]
Masa de PbSO4 = 2.789 kg
Masa PbS-PbO-PbSO4 = 6.600 + 8.211 + 2.789
Masa PbS-PbO-PbSO4 = 17.600 kg
Porcentaje PbO = 8.211/17.600
Porcentaje PbO = 46,6% (Allison Butts = 46,6)
Porcentaje PbSO4 = 2.789/17.600
Porcentaje PbSO4 = 15,8% (Allison Butts = 15,8)
Problema 5
Una mena de cobre contiene 6% de Cu y 35% de S. El mineral de cobre es calcopirita (CuFeS2), y el S está presente como pirita (FeS2). El resto de la mena es ganga que no contiene Cu, S, o Fe.
La mena es tostada hasta que todo el azufre es removido. Las siguientes reacciones toman lugar:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
4CuFeS2 + 13O2 = 4CuO + Fe2O3 + 8SO2
La cantidad de oxígeno suministrado al horno (contenido en el aire) es 200 % en exceso de la cantidad demandada por las ecuaciones.
Se requiere:
1.- La cantidad de libras de cada uno de los minerales anteriores y de la ganga contenido en 1 tonelada corta de mena.
2.- Los pies cúbicos de oxígeno requerido por la ecuación para tostar 1 ton de mena.
3.- Los pies cúbicos de aire realmente suministrado, por tonelada de mena.
4.- La masa total de Fe2O3 y el volumen total de SO2 producido para tostar 1 tonelada de mena.
Solución:
1,.
Problema 6
El aluminio es producido por descomposición electrolítica del Al2O3, utilizando un ánodo de carbón. El oxígeno es liberado cuando el Al2O3 se descompone y se combina con el carbón en el ánodo. Asumir que el 85% del oxígeno forma CO, y 15% de CO2.
La producción diaria de una celda es de 400 Lb de aluminio.
Se requiere:
1.- La reacción química que ocurre, balanceada con números mínimos completos.
2.- Las libras de Al2O3 consumido por día en cada celda.
3.- Los pies cúbicos de CO y CO2 liberados, por día.
Problema 7
El azufre contenido en el acero como FeS es removido en un horno eléctrico mediante la adición de cal y ferrosilicona. la siguiente reacción toma lugar;
2CaO +2FeS + FexSi = SiO2 + 2CaS + (x + 2)Fe
en la cual la ferrosilicona es representada por FexSi.
Se requiere:
Si la ferrosilicona contiene 50 % de Fe y 50 % de Si, ¿qué valor de x en la fórmula FexSi representaría su composición?
Comentarios
Publicar un comentario