Cuestionario y Ejercicios de Química Aplicada Parcial 3 PDF

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Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y EléctricaProblemas del Estado Líquido y Cuestionario de preguntas.Alumno: López Rojas Hermes AntonioProfesor: Jesús Daniel Robles SalasFecha de Entrega:06 de junio del 2018Problemas De Estado Líquido La presión de vapor de alcoh...

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Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Problemas del Estado Líquido y Cuestionario de preguntas.

Alumno: López Rojas Hermes Antonio

Profesor: Jesús Daniel Robles Salas

Fecha de Entrega: 06 de junio del 2018

Problemas De Estado Líquido

1. La presión de vapor de alcohol isopropílico es de 130mmHg a 38ºC y 539mmHg a 68ºC. Calcular: a) El calor de vaporización molar b) La presión de vapor a 47ºC

P3=¿ ?

Datos

P1=130 mmHg

∆ Hv=¿ ?

T 1 =38ºC=311.15 ºK

Formulas

P2=539 mmHg

ln

T 2 =68 ºC=341.15 ºK

R=1.987

cal mol·ºK

( )

(

P2 ∆ Hv 1 1 − = P1 R T1 T2

)

Despejes

T 3 =47 ºC =320.15 ºK

P2=e

(

∆ Hv 1 1 − R T1 T2

)P

( ( )) P2 P1

R ln 1

∆ Hv=

( T1 −T1 ) 1

2

Procedimiento a)

cal − 539 mmHg 1.987 ln ( mol·ºK ) ( 130 mmHg) cal ∆ Hv= → ∆ Hv=9998.77 mol 1 ( 311.151 ºK )− ( 341.15ºK ) b)

(

P3 = e

cal mol 1 1 − cal 311.15 ºK 320.15 ºK 1.987 mol·ºK 9998.77

[

]

)

(130 mmHg ) → P3 =204.82mmHg

2. Los valores de la presión del vapor del Neón son 198000mmHg a -228.7ºC y de 10040mmHg a -233.ºC, con estos valores determine el punto de ebullición normal y el calor de vaporización.

T 1 =−228.7 °C +273.15=44.45° K

Datos

|

P1=198000 mmHg

|

1atm =260.52 atm 760 mmHg

atm | 7601mmHg |=13.21 atm

P2=10040 mmHg

T 2 =−233 °C +273.15=39.55 ° K

P3=1 atm T 3 =¿? ∆ Hv=¿ ?

ln

P2 ∆ Hv 1 1 − = P1 R T1 T2

( )

(

)

Despejes Formulas

( ( ))

R ln ∆ Hv=

(

P2 P1

1 1 − T1 T2

)

T 3=

−1 P3 R ln P1

( )

Procedimiento

1 − ∆ Hv T1 cal − 13.21 atm 1.987 ln mol·ºK 260.52 atm cal ∆ Hv= → ∆ Hv=2125.6 mol 1 1 − 44.45 ºK 39.55 ºK

(

)( )(

(

T3=

(

)

)

−1 →T 3=36.12 ° K 1 atm ln 260.52 atm 1 − 44.45° K cal 2125.6 mol

cal 1.987 mol·ºK

)(

)

3. La presión de vapor de CH 3COOH a 30ºC es de 20.6mmHg y su calor de vaporización es de 164 cal/gr. Calcular su presión de vapor a 60ºC y su calor de vaporización molar.

∆ Hv=¿ ?

Datos

T 1 =30° C=303.15 ° K

MCH

3

COOH

P1=20.6 mmHg

=60

g mol

Formulas

cal ∆ Hv1 =164 g T 2 =60 °C=333.15 ° K R=1.987 P2=¿ ?

cal mol·ºK

ln

( )

(

P2 ∆ Hv 1 1 − = P1 R T1 T2

Despejes

)

P2=e

(

∆ Hv 1 1 − R T1 T2

)P

P2 P1

( ( ))

R ln 1

∆ Hv=

( T1 −T1 ) 1

2

Procedimiento

(

∆ Hv= 164

(

P2=e

)(

cal mol cal 1.987 mol ° K 9840

)

cal g cal 60 =9840 g mol mol

)(

)

1 1 − 303.15° K 333.15° K

atm |7601mmHg |=0.118 atm

(20.6 mmHg)=90.154 mmHg

cal ln ( 90.158 mmHg ) 1.987 ( ) ( mol·ºK 20.16 mmHg ) cal → ∆ Hv=99839.99 ∆ Hv= mol 1 1 (303.15 ° K − 333.15 ° K ) 4. La presión de vapor de un compuesto orgánico es de 29.4 lb/pul 2 a 45ºC y de 5.165 Kg/cm2 a 158ºF. Calcular: a) El calor de vaporización de este compuesto b) La presión de vapor de este compuesto a 331ºK

P3=¿ ? Datos

|

|

lb 1 atm =2.0005 atm 2 pulg 14.696 lb pulg2 T 1 =45 °C =318.15 ° K P1=29.4

|

|

1 atm Kg =4.999 atm 2 cm 1.0332 Kg cm 2 T 1 =158° F=343.15 ° K P1=5.165

Formulas

ln

[

P 2 ∆ Hv 1 1 − = R T1 T2 P1

]

Despeje

P2 ∆Hv 1 1 − P1 T ) R (T P1 P3 =e ∆ Hv= 1 1 ( − ) T1 T2 R−ln

1

cal R=1.987 mol·ºK ∆ Hv=¿ ?

2

Procedimiento

a)

b)

cal ln 4.999 atm 1.987 ( mol·ºK )( ( 2.0005 atm )) cal =7933.35 ∆ Hv= mol 1 ( 318.151 ° K − 343.15° K)

( P =e

7933.35 cal/ mol 1 1 − 318.15 ° K 331° K cal 1.987 mol ° K

)(

3

) =3.25 atm

5. La presión de vapor del alcohol isopropílico a 50ºC es de 87.2mmHg y 376mmHg a 80ºC. Determinar: a) Calor de vaporización molar b) El punto de ebullición normal de este compuesto Datos

∆ Hv=¿ ?

T 1 =50ºC=323.15 ºK

T 3 =¿?

P1=87.2 mmHg P2=376 mmHg

T 2 =80 ºC =353.15 ºK

Fórmula

ln

cal R=1.987 mol·ºK P3=760 mmHg

[

P 2 ∆ Hv 1 1 − = R T1 T2 P1

Despeje

P2 P1 1 T 3= ∆ Hv= 1 1 P − R ln 3 T1 T2 P1 1 − ∆ Hv T1 R−ln

Procedimiento

cal − 376 mmHg 1.987 ln ( mol·ºK ) ( 87.2 mmHg ) cal a ¿ ∆ Hv= → ∆ Hv=11045.98 mol ( 323.151 ºK ) −( 353.151 ºK )

]

b ¿ T3 =

(

1

(

)

cal 760 mmHg 1.987 ln mol·ºK 87.2mmHg 1 − 323.15ºK cal 11045.98 mol

)

→ T 3=369.67 ºK

6. El punto de ebullición de la acetona es de 56.5ºC, su calor de evaporación molar es de 6952 cal/mol. ¿A qué temperatura hervirá en un lugar donde la presión barométrica sea de 400mmHg? Datos

T 1 =56.5° C=329.15 ºK

Fórmula

P1=760 mmHg

ln

P2=400mmHg cal ∆ Hv=6952 mol

[

P 2 ∆ Hv 1 1 − = R T1 T2 P1

]

Despeje

cal R=1.987 mol·ºK

T3=

1 P3 P1 1 − T1 ∆ Hv R ln

T 2 =¿? Procedimiento

T3=

(

1

(

)

cal 760mmHg 1.987 ln mol·ºK 400 mmHg 1 − 329.15ºK cal 6952 mol

)

→ T 3=310.8245 ° K

7. El punto de ebullición normal de un líquido es de 61.5°C, si su peso molecular es de 119.5 g/mol y su calor de vaporización de 59 cal/gr. ¿Cuál era su presión de vapor a una temperatura de 100ºC? Datos

T 1 =61.5° C=334.65 ºK

g M =119.5 mol

T 2 =100° C = 373.15 cal gr cal ∆ Hv=59 119 =7021 gr mol mol

|

R=1.987 P1=1 atm

cal mol·ºK

|

P2=¿ ? Despeje Formulas

[

P 2 ∆ Hv 1 1 − ln = P1 R T1 T2

]

P2=e

(

∆ Hv 1 − 1 R T1 T2

)P

1

Procedimiento

(

P2=e

cal mol cal 1.987 mol ° K 7021

)(

)

1 1 − 334.65° K 373.15° K

( 1 atm ) → P2=2.994 atm

8. El calor de vaporización de un líquido de masa molecular 74 gr/mol es de 83.9 cal/gr. Su presión de vapor a 30ºC es de 647.3mmHg. ¿Cuál será su presión de vapor a 0ºC?

P2=¿ ?

Datos

g M =74 mol

Formulas

|

|

cal gr cal ∆ Hv=83.9 74 =6208.6 gr mol mol T 1 =30° C=303.15 ºK

ln

[

P 2 ∆ Hv 1 1 − = R T1 T2 P1

]

Despeje

P1=647.3 mmHg P2=e

T 2 =0 °C = 273.15 cal R=1.987 mol·ºK

(

∆ Hv 1 1 − R T1 T2

)P

1

Procedimiento

(

P2=e

cal mol cal 1.987 mol ° K 6208.6

)(

)

1 1 − 303.15° K 273.15° K

( 647.3 mmHg)=208.6752mmHg

→ P =0.2746 atm | 7601 atm mmHg|

208.6752mmHg

2

9. La presión de vapor del alcohol etílico es de 135mmHg a 40ºC y de 542mmHg a 70ºC. Calcular: a) El calor de vaporización molar b) La presión de vapor a 50ºC Datos

P1=135 mmHg

T 1 =40 °C =313.15 ºK P2=542 mmHg T 2 =70° C=343.15 ° K R=1.987

cal mol·ºK

T 3 =50° C =323.15 ° K P3=¿ ? ∆ Hv=¿ ? Formulas

ln

( )

(

P2 ∆ Hv 1 1 − = P1 R T1 T2

Despejes

)

P2=e

(

∆ Hv 1 1 − R T1 T2

)P

( ( ))

R ln 1 ∆ Hv=

P2 P1

( T1 −T1 ) 1

2

Procedimiento a)

cal 542 mmHg − ln 1.987 ( mol·ºK ) ( 135 mmHg ) cal ∆ Hv= → ∆ Hv=9877.99 mol 1 1 (313.15 ºK )−( 343.15 ºK ) b)

(

P3 = e

cal 1 1 mol − cal 313.15 ºK 323.15ºK 1.987 mol·ºK 9877.99

[

)

]

( 135 mmHg) =220.6412 mmHg

atm | 7601mmHg |→ P =0.2903 atm

220.6412mmHg

3

CUESTIONARIO DE QUÍMICA APLICADA

1. Mencione los pasos para la fabricación de un circuito impreso y dé una breve explicación de cada uno de ellos. 1) Se diseña el circuito en una hoja de papel milimétrico. 2) Se marcan sobre la placa de baquelita los puntos donde se harán las perforaciones para insertar los componentes. 3) Se trazan las pistas del diagrama con un plumón antiácido. 4) En el FeCl3 se introduce la placa de baquelita para eliminar el excedente de Cu. 5) Una vez que la placa esté lista, limpiarla con agua. 6) Con algodón y acetona limpiar el plumón antiácido. 7) Con un multímetro, comprobar la continuidad de las pistas. 8) Soldar los componentes electrónicos. 9) Verificar el funcionamiento del circuito,

2. ✓ ✓ ✓ ✓

¿Cuáles son los 4 métodos típicos para la producción de circuitos impresos? Circuitos impresos elaborados con tinta indeleble Circuitos impresos elaborados con logotipo Circuitos impresos elaborados con la técnica de serigrafía Circuitos impresos elaborados con la técnica de fotografía

3. ¿En qué consiste el método de impresión serigráfica? Utiliza tintas resistentes al grabado para obtener la capa de cobre.

4. ¿En qué consiste el método de fotograbado? Utiliza la fotomecánica y grabado químico para eliminar la capa de cobre del sustrato. Usualmente se prepara con una foto plotter.

5. ¿En qué consiste el método de fresado? Utiliza una fresa mecánica de 2 o 3 ejes para quitar el cobre del sustrato. Una fresa para circuitos impresos funciona en forma similar a un plotter, recibiendo comandos desde un programa que controla el cabezal de la fresa los ejes x, y, z.

6. Indique cuáles son los químicos más utilizados en el ataque al conductor en un circuito impreso. Cloruro Férrico, el sulfuro de amonio, el ácido clorhídrico mezclado con agua y peróxido de hidrógeno.

7. ¿Por qué se dice que el FeCl3 actúa como un ácido de Lewis? Explique ejemplificando. Una base sería una especie que puede donar un par de electrones, y un ácido la especie que los puede aceptar. Para ello, el ácido debe tener su octeto de electrones incompleto, y la base debe tener algún par de electrones solitarios. La reacción de un ácido con una base de Lewis da como resultado un compuesto de adición.

8. ¿Cómo se lleva a cabo la protección de un circuito impreso? Los circuitos que se utilizan en ambientes externos usualmente tienen un recubrimiento, el cual se aplica sumergiendo la tarjeta o a través de un aerosol, después que los componentes hayan sido soldados.

9. Indique qué es un Polímero. Dé un ejemplo de un “Homopolímero” y un “Copolímero”. Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de una cadena. ✓ Homopolímero: Está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena (polietileno, poliestireno, polipropileno) ✓ Copolímero: Está formado por al menos dos monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena, acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), caucho estireno-butadieno (SBR).

10. ¿Cuáles son los 3 tipos de circuitos integrados que existen? ✓ Circuitos monolíticos: Están fabricados de un solo monocristal, habitualmente silicio. ✓ Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica ✓ Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. Suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc.

11. Explique qué es un circuito integrado híbrido y mencione sus ventajas. Un circuito híbrido es una placa de material aislante, generalmente cerámica, sobre la cual y por medio de un proceso litográfico con tintas especiales, se generan e integran componentes pasivos como son las resistencias y condensadores, siendo el tamaño de estos muy reducido, por lo que podemos decir que están “integrados”.

12. ¿Por qué son notables los circuitos integrados? Dé una explicación clara. El más notable atributo, es su reducido tamaño en relación a los circuitos discretos; para ilustrar esto: un circuito integrado puede contener desde miles hasta varios millones de transistores en unos pocos milímetros cuadrados.

13. Explique la fabricación de un circuito integrado monolítico. ✓ Preparación y purificación del Silicio ✓ Crecimiento de la capa epitaxia ✓ Oxidación ✓ Fotolitografiado ✓ Difusión ✓ Conexionado (deposición metálica)

14. ¿Cuáles son los componentes activos y qué función tienen? Ejemplo de materiales. Son aquellos que proporcionan una corriente eléctrica y sirven para alimentar un circuito ✓ Fuente de Corriente ✓ Fuente de voltaje

15. ¿Cuáles son los componentes pasivos y qué función tienen? Ejemplo de materiales. Son elemento que transforman la corriente eléctrica en otro tipo de energía ✓ Resistencia: disipación de energía eléctrica en calor ✓ Capacitores: almacenamiento de energía eléctrica en campo eléctrico ✓ Inductores: transformación energía eléctrica a campo magnético

16. De acuerdo con la teoría de bandas de Bloch, explique e ilustre con un diagrama qué es un conductor, un semiconductor y un aislante.

17. ¿Qué es el dopado? En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor (abreviadamente, SC) extremadamente puro (también referido como intrínseco) con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas.

Son

18. Explique qué es un semiconductor “extrínseco”. Dé ejemplo. los cristales de silicio o germanio que forma una estructura tetraédrica similar del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos

a

la

19. Explique qué es un semiconductor “intrínseco”. Dé ejemplo. Si a un semiconductor intrínseco se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio

20. Explique lo qué es un semiconductor tipo “p”. ¿Qué tipo de impurezas contiene? Un semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).

21. Explique lo qué es un semiconductor tipo “n”. ¿Qué tipo de impurezas contiene? Un semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).

22. Escriba el diagrama con que se representan los transistores PNP y NPN. Anote en cada el emisor, la base y el colector.

36. Define qué es contaminación ambiental.

Es una consecuencia producida por las diferentes actividades del hombre. Se refiere a la presencia de agentes externos de origen ya sea físico, químico o biólogo, que atentan contra la integridad de la naturaleza, llegando a ser nocivo no solo para el hombre, sino también para los seres vivos que vivimos en él.

37. Menciona 5 fuentes de contaminación ambiental. Fuente Radioactiva, Electromagnética, Genética, Térmica, Acústica, Visual, Lumínica

38. Menciona como se produce la contaminación de aire, agua y suelo. ✓ Aire: Es consecuencia de la expedición de humo procedente de las industrias, fábricas, así como combustibles fósiles descargados de los automóviles. ✓ Agua: Se da cuando se integra al agua; componentes extraños, tales como los microorganismos, residuos de productos químicos, restos industriales, así como de otras aguas residuales. ✓ Suelo: Se da cuando un grupo de sustancias extrañas, tales como desechos sólidos; tóxicos y distintos productos químicos.

39. ¿Qué es la legislación ambiental? Es un conjunto de tratados, convenios, estatutos, leyes, reglamentos que funcionan para regular la interacción de la humanidad y el resto de los componentes biofísicos o el medio ambiente natural, con el fin de reducir los impactos de la actividad humana, tanto en el medio natural y en la humanidad misma.

40. ¿Qué es el Composteo y cuántos tipos existen? Es un conjunto de tratados, convenios, estatutos, leyes, reglamentos que funcionan para regular la interacción de la humanidad y el resto de los componentes biofísicos o el medio ambiente natural, con el fin de reducir los impactos de la actividad humana, tanto en el medio natural y en la humanidad misma. 41. Menciona las ventajas que se obtienen al reciclar materiales. ✓ Evitar almacenamiento de material contaminante. ✓ Meno impacto ambiental ✓ Ccolaborar con la creación de nuevos productos, derivados de materias de origen con otros usos muy dispares. 42. ¿Qué es la incineración y cuáles son las consecuencias que trae? La incineración es una técnica de valorización energética en la que, mediante una combustión controlada, se transforma la fracción orgánica de los residuos en materiales inertes y gases (cenizas, CO2 y agua) desprendiéndose simultáneamente una gran cantidad de calor que se pueda aprovechar. Las consecuencias que trae la

incineración son emisiones atmosféricas contaminantes, emisiones de efluentes líquidos producidos en el sistema de purificación de gases (no contempladas por las metodologías de cálculo utilizadas), generación de residuos sólidos secundarios (cenizas y escorias, que se clasifican entre peligrosas y no peligrosas), ruido e impacto visual, ocupación de territorio,

43. ¿Qué es la Pirolisis? Es la descomposición química de materia orgánica y todo tipo de materiales, excepto metales y vidrios, causada por el calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxígeno (y de cualquier halógeno).

44. ¿Qué es la Pirolisis anhídrida? El pirólisis es normalmente anhidra (sin agua).

45. ¿Qué significan las siglas CRETIB? El código CRETIB hace referencia a las características que hacen que un residuo sea considerado peligroso. Corrosivo, Reactivo, Explosivo, Tóxico, Inflamable, BiológicoInfeccioso

46. ¿De qué fuentes pueden provenir los desechos peligrosos? Mencione 5 ejemplos. ✓ Fabricación de productos químicos ✓ Producción primaria de metales ✓ Procesamiento de petróleo ✓ Desechos de centros de investigación científica, tales como solventes y reactivos

usados, etc. ✓ Desechos de la indu...