FISICOQUÍMICA AMBIENTAL
Cuestionario 1
Para desarrollar este cuestionario debe indicar las leyes o procesos empleados, analizar y justificar las respuestas obtenidas en función de cada enunciado.
Las justificaciones generadas no deben superar 5 renglones.
1. La digestión anaerobia de un lodo residual produce un gas con la siguiente composición: 64% de CH4, 30% de CO2 y 6% de H2S. Si se almacenan 3.700 kg de la mezcla en un tanque a una presión de 290 kPa (PT).
Calcule la presión parcial de cada componente.
2. Una planta de tratamiento de aguas emplea cierto cultivo de bacterias para su tratamiento a 980 mmHg, obteniendo 70 ml de gas metano el cual es quemado.
Si se ha identificado una caída de presión en el sistema a 350 mmHg.
Calcular el volumen en litros de gas metano que se espera obtener.
3. La temperatura y presión en un lago es de 6°C y 8 atm. Una burbuja 0,015mm de diámetro asciende desde el fondo del lago a la superficie donde la temperatura es de 20°C y 1 atm de presión.
Calcule el volumen de inicial de burbuja en ml.
4. La contaminación del aire se debe principalmente al smog, que es un tipo de polución atmosférica con concentraciones de óxido de sulfuro y óxido de nitrógeno, hidrocarburos, partículas de plomo, manganeso, cobre, níquel, zinc y carbón. El smog fotoquímico se genera por la interacción con óxidos de nitrógeno siguiendo la reacción: 𝑁𝑂(𝑔) + 𝑂3(𝑔) ↔ 𝑁𝑂2 (𝑔) + 𝑂2 (𝑔) Considerando que se ha comprobado la reacción es de primer orden con respecto a los dos reactivos (monóxido de nitrógeno y ozono), cuya constante de velocidad es 2,3 x 107 mol L-1 .
Determine la concentración de NO2 formada por segundo, en un aire contaminado donde la concentración de O3 es 1,0 x 10-8 mol L-1 , y la de NO es 3,1 x 10-8 mol L-1 .
5. Los combustibles fósiles contienen mezclas de diferentes químicos incluyendo pequeñas cantidades de azufre, las cuales al reaccionar con el oxígeno forman dióxido de azufre, que es un contaminante del aire. La fuente principal de dióxido de azufre son las plantas de energía eléctrica que quema carbón, es por esto que se han visto en la necesidad de emplear diferentes técnicas para reducir estas emisiones.
Una de las alternativas empleadas en la oxidación del dióxido de azufre para producir trióxido de azufre y posteriormente transformarlo a ácido sulfúrico. La reacción para la obtención de trióxido de azufre es: 2𝑆𝑂2 + 𝑂2 (𝑔) ↔ 2𝑆𝑂4 (𝑔) Si esta reacción se lleva a cabo en un recipiente de 1,5 litros y alcanza el estado de equilibrio cuando el recipiente contiene: 1,4 moles de SO2(g), 0,2 moles de O2 y 2,2 moles de SO3.
Calcular la constante de equilibrio.
6. Se recomienda que el aire de una llanta de automóvil sea de 30psig. Si una llanta con un volumen de 0,71 ft3 se encuentra a 80°F y 25 psig. Determine la cantidad de aire que debe agregarse para alcanzar el recomendado.
Suponga que la temperatura y el volumen son constantes y que la presión atmosférica es de 22,6 psia.
7. La capacidad calorífica molar a presión constante Cp,m del gas metano, CH4, es 35,31 J/mol K a temperaturas cercanas a los 298 K.
Calcule el cambio de la entalpía cuando 2,6 kg de metano es calentado de 300 K a 380K.
8. De acuerdo con la segunda ley termodinámica, cuál es el cambio en la entropía cuando 9kJ de energía es transferida desde un sistema a sus alrededores como calor en un proceso exotérmico a 21°C?
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