Ingeniería Química Reactivos Tipo Egel
1.- Una masa de aire en una habitación cuyas dimensiones dimensiones son 4 x 5 x 6 m a 700 kPa es de 140.4 Kg. Calcula la temperatura absoluta, en grados Kelvin, a que se encuentra esta habitación, si está sometida a presión constante y R = 0.267 kPa m3/Kg K.
4m
Aire = 140.4 Kg P = 700 kPa T=? 6m
5m
A) 2.02 B) 20.20 C) 298.40 D) 2240.70 2.- Vapor de agua saturado a 5000 kPa se utiliza como medio de calentamiento para un horno. A la salida del mismo su presión es de 780 kPa y una calidad del 75%. A partir de los datos presentados en la siguiente tabla, calcule la entalpía, entalpía, en KJ/Kg, del vapor de salida. Tabla de agua saturada (líquido-vapor). (líquido-vapor). Tabla de presiones.
Temperatura Presión de Saturación kPa
°C
700 800
164.95 170.41
A) 2051.16 B) 2767.20 C) 2254.42 D) 716.09
Energía Interna KJ/Kg
Entalpía KJ/Kg
Entropía KJ/Kg K
Líquido Vapor Líqudo Vapor Líquido Vapor Evaporación saturado saturado saturado saturado saturado saturado 696.23 2571.8 697.00 2065.8 2762.8 1.9918 6.7071 719.97 2576.0 720.87 2047.5 2768.3 2.0457 6.6616
3.- El aire se compone de N2, O2, y Ar en proporción mol 78, 21, y 1 % respectivamente. Cien gramos de mezcla se encuentran a una presión constante de 253.25 kPa y a una temperatura de 30°C. Calcule el volumen parcial en litros del O2. (PM N2 = 28.01 ; PM O2 = 31.99 ; PM Ar = 40)
A) 346.41 B) 7.21 C) 3.46 D) 0.72
4.- Los reactores en la figura mantienen un flujo estable (en Kg/s) sin reacción química en su interior. Calcule los flujos másicos en las líneas ṁ1 y ṁ3, si los flujos másicos en las líneas ṁ2, ṁ4, ṁ5 y ṁ6 son de 30, 25, 5 y 20, respectivamente. ṁ1
ṁ2
ṁ4
1
ṁ3
ṁ5
ṁ6
2
A) 20,25 B) 15, 20 C) 10, 15 D) 5, 15
5.- Determine el volumen molar en L/mol de un mol de CO2, si se encuentra a una temperatura de 367 °C y 2500 psi de presión, utilizando la ecuación cúbica de estado de Van der Waals:
Las constantes son: a = 3.5920 L2atm/mol2, b = 0.04267 L/mol, R = 0.082057 L atm/mol K
A) 8.04 x 10-2 B) 6 x 10-2 C) 0.2593 D) 0.7114
6.- Al quemar metano con aire, en un reactor de combustión continua en estado estacionario, se obtiene una mezcla de monóxido, dióxido de carbono y agua. Las reacciones que se llevan a cabo son las siguientes: 2CH4 + 3O2 2CO + 4H2O CH4 + 2O2 CO2 +2H2O
...(1) ...(2)
La alimentación del reactor contiene 10% en mol de CH4, 20% en mol de O2 y 70% en mol de N 2. El porcentaje de conversión de CH 4 es del 70%, el gas que sale del reactor contiene 6 mol de CO2 por cada uno de CO. Calcule el porcentaje molar del H 2O a la salida.
A) 2.94 B) 5.95 C) 6.96 D) 14.97
7.- Una Planta Industrial fabrica y vende 3 productos de consumo (X1, X2, X3). El ingeniero encargado de la producción ha recabado los siguientes datos. Adicionalmente se conoce que la producción máxima combinada es de 500 [miles de unidades]. Establezca la función objetivo del modelo así como las posibles restricciones, si se desea optimizar las ganancias. Costo de Producción Producto [$/unidad]
Precio Mayoreo [$/unidad]
Demanda [Miles de unidades]
Capacidad de Producción [Miles de unidades]
X1
70
93
800
400
X2
63
85
450
350
X3
101
127
200
100
A) MÁX: 70 (X1) + 63 (X2) + 101 (X3) ; Restricciones: X1 <= 800 X2 <= 450 X3 <= 200 X1 + X2 + X3 <= 500
C) MÁX: 70 (X1) + 63 (X2) + 101 (X3) ; Restricciones: X1 <= 400 X2 <= 350 X3 <= 100 X1 + X2 + X3 <= 500
B) MÁX: 93 (X1) + 85 (X2) + 127 (X3) ; Restricciones: X1 <= 400 X2 <= 350 X3 <= 100 X1 + X2 + X3 <= 500
D) MÁX: 400 (X1) + 350 (X2) + 100 (X3) ; Restricciones: X1 = 70 X2 = 63 X3 = 101 X1 + X2 + X3 <= 500
8.- Considere el descenso, por efecto de la gravedad, de un fluido estacionario entre dos placas paralelas estáticas, separadas entre sí por una distancia h, como se ilustra en la figura. No existe velocidad en la dirección ϕ, y la velocidad en dirección ώ es sólo función de ϕ. Además, la transferencia de cantidad de movimiento tiene lugar únicamente en la dirección ϕ. Considere el sistema de coordenadas en la posición que se fija en la figura. Elija el par de condiciones de frontera (C.F 1 y C.F 2) que se pueden aplicar al problema de flujo con las siguientes especificaciones.
A)
C.F 1 cuando ϕ = h/2 ; Vώ = 0
C)
C.F 2 cuando ϕ = 0 ; τ = 0 B)
C.F 1 cuando ϕ = h/2 ; Vώ = Vmáx C.F 2 cuando ϕ = −h/2 ; V ώ = 0
C.F 1 cuando ϕ = h/2 ; τ = infinito C.F 2 cuando ϕ = 0 ; Vώ = 0
D)
C.F 1 cuando ϕ = h/2 ; Vώ = 0 C.F 2 cuando ϕ = 0 ; Vώ = 0
9.- Considere la ecuación de combustión del carbono puro con oxígeno para formar monóxido de carbono. ¿Cuál es la ecuación para calcular el calor de formación (ΔH°i) de la reacción?
A) ΔH°i CO B) – ΔH°i CO C) ΔH°i CO – ΔH°i O2 D) ΔH°i O2 + ΔH°i C – ΔH°i CO
10.- En un proceso de corrosión en una lámina pulida de acero, a una temperatura de 727 °C y en una atmósfera que contiene 10% de CO, 15% de CO2, y el resto de un inerte, se observa la oxidación de Fe(s) a FeO(s) de acuerdo con la reacción (1). La energía libre de Gibbs (ΔG°) se expresa en la ecuación (2). ¿Qué porcentaje de CO2 debe haber en esta atmósfera para que no se oxide la lámina al pulirla? Considere que la concentración de CO permanece constante. FeO(s) + CO(s) ⇔Fe(s) + CO2(s) (1) (2) ΔG° = – 5450 + 5.95 T
A) 0.10 B) 1.00 C) 10.00 D) 110.00 11.- Calcule la cantidad de agua en productos del siguiente reactor, en libras por hora: R
119 lb/h CH4
P Horno
CO2 N2 H2O
Aire
A) 45 B) 59.5 C) 238 D) 267
12.- Ordene la secuencia de pasos a seguir para diseñar una torre de destilación por el método de McCabe-Thiele. 1. Construir la línea de operación del sector de agotamiento LOSA 2. Construir la línea de operación del sector de enriquecimiento LOSE 3. Construir un diagrama x-y 4. Ubicar la línea de alimentación 5. Trazar los platos A) 4, 2, 1, 3, 5 B) 3, 4, 2, 1, 5 C) 2, 1, 3, 4, 5 D) 1, 2, 3 ,4, 5
13.- De los siguientes diagramas identifique cuál representa el método de Ponchon-Savarit para calcular el número de platos en una columna de destilación:
A)
B)
C)
D)
14.- Una torre de destilación tiene los siguientes componentes. Calcule la composición del benceno en M3 M2 = 1/10 M1 Ж C7H8 = 0.4
M1 = 2000 Kg/hr Ж C6H6 = 0.1
M3
A) 0.060 B) 0.170 C) 0.044 D) 0.956 15.- En un reactor agitado semicontinuo se lleva a cabo la reacción A 2B con una conversión del 80% de A. La reacción es de orden simple con un tiempo espacial de 3.60 s -1. Calcule el volumen del reactor en litros
si se alimentan 270 mol/s de A con una concentración 5.5 Molar. A) 60 B) 39 C) 15 D) 11
16.- En un ciclo termodinámico de refrigeración se utiliza Freón-12 como fluido de expansión. Determine el Factor de expansión Y del Freón si su presión inicial es de 2.5 atm y final de 1.9 atm. Asuma un comportamiento de gas no ideal para el Freón, utilizando un coeficiente K = 3.9
Presión de referencia P’1 de Freón-12 = 1.2 atmósferas.
A) 0.55 B) 0.75 C) 0.70 D) 0.65
17.- Una reacción química en fase líquida C D se lleva a cabo en un tanque agitado. La concentración de A en la alimentación es C Ao (moles/cm 3). El volumen del tanque es V (cm3) y el flujo volumétrico de las corrientes de entrada y salida es Q (cm3/s). La velocidad de reacción viene dada por la expresión –r (mol/s) = kCA , donde k es una constante y CA es la concentración de A, a la salida del reactor. ¿Cómo se clasifica el proceso?
A) Continuo B) Intermitente C) Semi-intermitente D) Transitorio
18.- Determine la ecuación para calcular la entalpía estándar de formación de la siguiente reacción: 2 KMnO4 + 16 HCl 2 KCl + 2 MnCl2 + 8 H2O + 5 Cl2
A) ΔH°f = Σ (2 * ΔH° KCl + 2 * ΔH° MnCl2 + 8 * ΔH° H2O + 5 * ΔH° Cl2) B) ΔH°f = Σ (2 * ΔH° KMnO4 + 16 * ΔH° HCl) – Σ (2 * ΔH° KCl + 2 * ΔH° MnCl2 + 8 * ΔH° H2O + 5 * ΔH° Cl2) C) ΔH°f = Σ (2 * ΔH° KCl + 2 * ΔH° MnCl2 + 8 * ΔH° H2O + 5 * ΔH° Cl2) – Σ (2 * ΔH° KMnO4 + 16 * ΔH° HCl) D) ΔH°f = Σ (ΔH° KMnO4 + ΔH° HCl) + Σ (ΔH° KCl + ΔH° MnCl2 + ΔH° H2O + ΔH° Cl2) 19.- Seleccione el diagrama que representa correctamente un proceso de destilación flash.
A)
F XF HF TF
V XV HL TV
F XF HF C) TF
L YL hV TL
B)
F XF HF TF
V YV HV TV
V YV HV TV V YV HV D) TV
20. Se tiene una mezcla de gases constituida de la siguiente manera: Nitrógeno Oxígeno Dióxido de carbono Monóxido de carbono Agua Metano Calcule la fracción mol del dióxido de carbono de la mezcla.
A) 0.18 B) 9.35 C) 262.0 D) 0.12
L XL hL TL
F XF HF TF
L XL hL TL
Componente
L XL hL TL
Masa [gramos]
72 64 49 36 25 16
Egel IQUIM Hoja de respuestas Nombre:
1
A
B
C
D
21
A
B
C
D
41
A
B
C
D
2
A
B
C
D
22
A
B
C
D
42
A
B
C
D
3
A
B
C
D
23
A
B
C
D
43
A
B
C
D
4
A
B
C
D
24
A
B
C
D
44
A
B
C
D
5
A
B
C
D
25
A
B
C
D
45
A
B
C
D
6
A
B
C
D
26
A
B
C
D
46
A
B
C
D
7
A
B
C
D
27
A
B
C
D
47
A
B
C
D
8
A
B
C
D
28
A
B
C
D
48
A
B
C
D
9
A
B
C
D
29
A
B
C
D
49
A
B
C
D
10
A
B
C
D
30
A
B
C
D
50
A
B
C
D
11
A
B
C
D
31
A
B
C
D
51
A
B
C
D
12
A
B
C
D
32
A
B
C
D
52
A
B
C
D
13
A
B
C
D
33
A
B
C
D
53
A
B
C
D
14
A
B
C
D
34
A
B
C
D
54
A
B
C
D
15
A
B
C
D
35
A
B
C
D
55
A
B
C
D
16
A
B
C
D
36
A
B
C
D
56
A
B
C
D
17
A
B
C
D
37
A
B
C
D
57
A
B
C
D
18
A
B
C
D
38
A
B
C
D
58
A
B
C
D
19
A
B
C
D
39
A
B
C
D
59
A
B
C
D
20
A
B
C
D
40
A
B
C
D
60
A
B
C
D
Firma:
