BEATRIZ OÑORO DEL COTILLO 4° B – C – CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
ACTIVIDAD Nº 1: CONVERSIÓN DE UNIDADES
1. El monitor de una estación de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria promedio para el SO 2 de 480 g/m3 a 30 0C y a 1 atm, ¿cuál será la concentración de SO 2 en ppm? Peso molecular SO 2 = 32 g S/mol + 2 · 16 g O/mol = 64 g SO 2/mol 480 µg SO2/m3 = 480 · 10 -6 g SO2/m3 Temperatura
30°C = 303 K
→
Moles de SO2
n=
→
Volumen de SO 2
m Pm
/
PV = nRT
→
480$10K6 g n= 1 64 g$molK →
V =
1 ppm = (L contaminante / 10 3 L aire)
/
n := 7.5$10K6 mol SO2
0 7.5$10K6 mol$0.082 atmLK K1molK1$303 K 1 = 1.86 · 10-4 L 1 atm 1.86 · 10 -4 L · 103 ppm/L
→
→
0.186 ppm SO 2
2. Se observa que la concentración diaria promedio para el monóxido de nitrógeno en una estación de monitoreo es de 40 g/m 3 a 25 0C y 750 mm de presión, ¿Cuál será la concentración de NO en ppm? Peso molecular NO = 14 g N/mol + 16 g O/mol = 30 g NO/mol 40 µg NO/m3 = 40 · 10-6 g NO/m3 Temperatura 25°C = 298 K Presión 750 mmHg = 0.987 atm →
→
Moles de NO
n=
→
Volumen NO
m Pm
/
PV = nRT
→
40$10 K 6 g n= 1 30 g$molK
→
V =
n = 1.3 · 10 -6 mol
→
1 1 0 1.3$ 10K 6 mol$ 0.082 atm L atm L K K molK $ 298 K 1 = 3.22 · 10-5 L 0.987 atm
1 ppm = (L contaminante / 10 3 L aire)
3.22 · 10 -5 L · 103 ppm/L
→
→
3.22 · 10 -2 ppm NO
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3. El monitor de una estación municipal de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria promedio de ozono de 20 g/m3 a 200C y 1 bar, ¿cuál será la concentración de ozono en ppb? Peso molecular O 3 = 3 · 16 g O/mol = 48 g O/mol 20 µg O3/m3 = 20 · 10 -6 g O3/m3 Temperatura 20°C = 293 K Presión 1 bar · (1 atm/1.013 bar) = 0.987 atm →
→
Moles de O3
n=
→
Volumen O3
m Pm
→
PV = nRT
→
→
V =
20$ 10 K 6g 1 48 g$molK
n=
0 4.16$ 10K7
1 ppb = (L contaminante / 10 6 L aire)
n = 4.16 · 10 -7 mol
→
1
1 = 10.13 · 10-6 L
1
mol$ 0.082 atm L K K molK $ 293 K 0.987 atm
10.13 · 10 -6 L · 106 ppb/L
→
→
10.13 ppb O 3
4. El gas de un tubo de escape de un camión contiene un 2,2% en volumen de monóxido de carbono, ¿cuál será la concentración de CO en mg/m 3 a 30 0C y 1,02 atmósferas? Peso molecular CO = 12 g C/mol + 16 g O/mol = 28 g CO/mol
Temperatura
→
30°C = 303 K
Moles CO
PV = nRT
→
→
n=
1.02 atm $ 22 l
0.082 atm L K K 1mol K 1 $ 303 K
→
n = 0.903 mol CO/m3 de aire
0.903 mol CO/m3 de aire · 28 g/mol CO
→
Concentración CO = 25.29 g/m3 = 25290 mg/m 3
5. La concentración de monóxido de carbono en el humo de un cigarrillo alcanza concentraciones próximas a 450 ppm. Determine el porcentaje en volumen y la concentración en mg/m 3 a 20 0C y a 1,1 atm. Peso molecular CO = 12 g C/mol + 16 g O/mol = 28 g CO/mol Temperatura 20°C = 293 K →
450 ppm =
PV = nRT
450 l CO 106 l de aire
→
n=
=
450 cm 3CO 1 m3 aire
Volumen CO = 0.45 L
→
1.1 atm $ 0.45 l
0.082 atm L K K 1mol K 1 $ 293 K
→
n = 0.0206 mol CO/m
3
aire
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6. Una instalación de producción de energía térmica quema carbón como combustible y produce unas emisiones gaseosas de 6,8 Nm 3 por kg de combustible incinerado. Calcule cuál será la concentración de partículas, expresada en mg/Nm 3 en los gases de emisión, si se generan 7,2 kg de partículas por tonelada de combustible incinerado. Emisiones de partículas generadas: 7.2 kg part/Tm combustible = 7.2 · 10 -3 kg part/kg combustible Concentración de partículas en el total de emisiones gaseosas: 1 7.2 $ 10 K 3kg part $ kg combustibleK Concentración = 6.8 Nm3 $ kg K 1combustible
1.06 · 10-3 kg/Nm3 = 1060 mg/Nm3
→
7. Siguiendo con el problema (6). Si se obliga a que el contenido en dióxido de azufre de los gases que se emiten a la atmósfera sea inferior a 3000 mg/Nm 3, exprese esta concentración en ppm e indique cuanto SO 2 se libera, como máximo, por cada kg de combustible incinerado con esta concentración - Concentración de SO 2 en ppm: 3000 mg/Nm3 = 3 g/Nm3 n=
m Pm
PV = nRT
3g
n=
→
→
64 g$molK1
V =
→
n = 0.047 mol SO 2
0 0.047 mol$ 0.082
atm L K K 1 atm 3
1 mol K 1$ 273 K 1
V = 1.05 L SO2
→
Concentración en ppm = 1.05 L · 10 = 1050 ppm de SO 2
- Liberación de SO 2 1050 ppm = 1050 cm 3/m3 Multiplicando la concentración de dióxido de azufre por el volumen de emisiones: 1050 cm3/m3 · 6.8 m3/kg combustible = 7140 cm 3/kg combustible = 7.14 L/Kg combust. PV = nRT
n = 0.319 mol de SO 2/kg combustible
→
Masa de SO2
m = n · Masa molecular = 0.319 mol/Kg · 64 g/mol
→
Liberación máxima de SO 2 = 20.42 g / kg combustible incinerado
