Guía de ejercicios Balance de Energía PDF

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Balance de masa y energía con guía de ejercicios propuestos para la resolución grupal por parte de estudiantes de pregrado. También realizable en asignaturas análogas....

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GUÍA DE EJERCICIOS D2 Balance de masa y energía ICA-51 PRIMER SEMESTRE 2020 Responda las siguientes preguntas 1. El calor de formación de la glucosa (C6H12O6) y el ácido láctico (CH3CHOHCOOH) es −304,60 y −165,88 kcal/mol, respectivamente. ¿Cuál es el calor de reacción a 25 °C para la formación del ácido láctico a partir de la glucosa? a. C6H12O6→ 2(CH3CHOHCOOH) 2. La entalpía de combustión del naftaleno (C10H8) es de −5 157 kcal/mol a 25 °C. Determine la entalpía de formación del naftaleno a esta temperatura. a. C10H8(S) + 12O2(g) → 10CO2(g) + 4H2O(g) b. Sustancia ∆Hf°(kJ/mol) c. C10H8(s) ? d. O2(g) 0 e. CO2(g) −393,50 f. H2O(g) −241,80 3. Escriba la reacción que representa la síntesis del H2SO4 a partir de azufre, oxígeno e hidrógeno (reacción de formación) y calcule el valor del calor de formación a volumen constante en condiciones estándar, a partir de la siguiente información: a. Reacción ∆H°r (kcal/mol) b. 1) S(s) + O2(g) → SO2(g) −70,94 c. 2) SO3(g) → SO2(g) + 1/2 O2(g) 94,39 d. 3) SO3(g) + H2O(g) → H2SO4(l) −199,69 e. 4) H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(g) −57,80 4. La obtención de bióxido de carbono puede hacerse a partir de la siguiente reacción: CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g) Calcule el calor que se requiere generar o eliminar del reactor por cada kilogramo de CO2(g) que se produce considerando la información que se presenta a continuación: a. Sustancia ∆H°f (kcal/mol) b. CO(g) −26,416 c. O2(g) 0 d. CO2(g) −94,052 5. Para la reacción de formación de agua a una temperatura de 25 °C: H2(g) + 1 2 O2(g) → H2O(g) Determine la cantidad de calor involucrada, utilizando los siguientes datos: a. Sustancia ∆H°f (kcal/mol) b. H2(g) 0,0 c. O2(g) 0,0 d. H2O(g) −57,798

6. Para la reacción: 2NH3 + 2 1 2 O2 → 2NO + 3H2O determine el calor de reacción para 5 g de amoniaco y la cantidad de calor que se desprende, a partir de los siguientes datos: a. Sustancia ∆H°f (kcal/mol) b. NH3 −19,27 c. O2 0,0 d. NO 21,6 e. H2O −57,798 7. La cal se obtiene a partir de la calcinación de la piedra caliza, según la siguiente reacción: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) a. Sustancia ∆H°f (kcal/mol) b. CaCO3(s) -1 206,87 c. CaO(s) -535,09 d. CO2(g) -393,41 e. Con los datos anteriores, determine la cantidad de calor requerido para obtener 100 ton/día de CaO en condiciones estándar. 8. Las siguientes reacciones químicas son una fuente de energía eléctrica en las industrias de procesos químicos: a. CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) b. CH4(g) + 3/2 O2(g) → CO(g) + 2H2O(g) c. El gas que se utiliza como materia prima contiene 97% en peso de metano y 3% en peso de nitrógeno, el gas se quema en un horno en presencia de aire (cuya composición es 79% en peso de N2 y 21% en peso O2). En estas reacciones químicas, 90% del metano se transforma en CO2, el 5% en CO y el resto permanece sin quemarse. Para 200 toneladas de gas, determine: i. ¿Cuánto dióxido de carbono se forma? ii. ¿Cuánto monóxido de carbono se genera? iii. ¿Cuánto aire se requiere para las dos reacciones? iv. ¿Cuántos kilogramos de metano no se queman? v. ¿Qué proceso unitario representan estas reacciones? Dé su definición. vi. Clasifique la primera reacción química. vii. Realice los balances de masa parciales y el balance total. 9. Determine cuál es el proceso más económico para la obtención de 1 500 libras de anilina (C6H5NH2), si se cuenta con los siguientes procesos alternativos y sus correspondientes conversiones: a. 4C6H5NO2 + 9Fe + 4H2O → 4C6H5NH2 + 3Fe3O4 90% b. C6H5Cl + 2NH3 → C6H5NH2 + NH4Cl 85 % c. Si los costos son los siguientes. i. Materia prima Costo ii. C6H5NO2 con pureza de 74% en peso $ 2,500/kg iii. Fe con pureza de 98% en peso $ 1,500/kg

iv. C6H5Cl con pureza de 78% en peso v. NH3 con pureza de 85% en peso

$ 4,000/kg $ 2,50/kg...