Dd5 Grupo 1d

QUÍMICA – CE83 EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DD5 INDICACIONES 

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Coordine con sus compañeros de grupo, elijan a un “Alumno responsable del grupo” y asignen

a cada integrante un color. Cada alumno debe debe asumir la la responsabilidad de cumplir con el trabajo asignado de lo contrario perjudicara al grupo. La actividad grupal será evaluada SOLO SI TODAS LAS PREGUNTAS ESTÁN RESUELTAS COMPLETAMENTE, de lo contrario la nota será CERO El intercambio de archivos para para el desarrollo del trabajo grupal se deberá realizar a través del foro (el foro es la única evidencia del trabajo desarrollado por cada alumno) Al finalizar, el “Alumno responsable del grupo” deberá subir la Actividad grupal al aula virtual. El archivo Word debe tener el siguiente nombre: DD5_AG_Grupo # Revisen la Rúbrica Rúbrica de la DD00 con la que serán evaluados

RUBRICA DE EVALUACIÓN CRITERIO LOGRADO [3 puntos] Integran correctamente todas las tarjetas de conceptos. Construye correctamente el dominó completando con los cálculos necesarios. LOGRADO [2 puntos] Resolvieron correctamente todos los conceptos previos. LOGRADO [7 puntos] Resuelven correctamente el caso Todas sus respuestas están sustentadas con argumentos propios. Usan referencias calificadas para fundamentar sus respuestas. LOGRADO [3 puntos] Responde correctamente el tema propuesto para ser discutido en el foro. Comenta las respuestas de sus compañeros de manera respetuosa, clara y sintética.

Domino [3 puntos]

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Grupal

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Conceptos previos [2 puntos] Grupal

Resolución del caso [7 puntos] Grupal

Foro [3 puntos] Individual

1

NIVEL

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EN PROGRESO [1 punto] Resolvieron todos los conceptos previos con algunos errores. EN PROGRESO [5 puntos] Resuelven correctamente el caso. Casi todas sus respuestas están sustentadas con argumentos propios.

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EN PROGRESO [2 puntos] Cumple con solo uno de los requisitos establecidos

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EN PROGRESO [2 puntos] Cumple con solo dos de los requisitos establecidos

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INSUFICIENTE [0 punto] No Cumple con los requisitos establecidos

INSUFICIENTE [0 puntos] No resolvieron los conceptos previos.

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INSUFICIENTE [3 puntos] Resuelven el caso incorrectamente o sus respuestas carecen de sustento suficiente.

INSUFICIENTE [1 punto] Cumple con solo 1 de los requisitos establecidos

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EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DD5

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Autoevaluación [5 puntos]

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Intercambia archivos para el desarrollo del trabajo grupal. Según calificación de la Autoevaluación

GRUPO N° 2E Alumno 1

Apellidos y Nombres MENDOZA VILCA LUIS ANGEL

Alumno 2

ORDOÑEZ ASMAT, JOSE GABRIEL

Alumno 3 Alumno 4

VILCHEZ VEGA, LEOPOLDO DANIEL

ROMERO PACHECO, LUIS HUMBERTO

ALUMNO RESPONSABLE DEL GRUPO: MENDOZA VILCA LUIS ANGEL

I. 1.

2

MAPA CONCEPTUAL Y CONCEPTOS PREVIOS Revise el archivo “DD5_Domino” y recorte por las líneas punteadas las fichas adjuntas y construyan el dominó de Reacciones químicas, estequiometria y balance. Luego inserten el domino elaborado en el recuadro siguiente como imagen (jpg) Ejemplo.


3


2.

Investigue acerca de los siguientes conceptos y luego complete las siguientes actividades. Revisión de conceptos Significado Ejemplo

Alumno 1 Reactivo limitante

4

Cuando una reacción se detiene porque se acaba uno de los reactivos, a ese reactivo se le llama reactivo limitante es aquel reactivo que se ha consumido por completo en una reacción química se le conoce con el nombre de reactivo limitante pues determina o limita la cantidad de producto formado.

2H2 +O2-> 2H2O Suponga que hay 10 moléculas de hidrógeno y 10 moléculas de oxígeno y sucede la reacción. ¿Cuál será el reactivo limitante? Se necesitan 2 moléculas de H2 por cada molécula de O2 (La proporción requerida es de 2 : 1) Pero tenemos sólo 10 moléculas de H2 y 10 moléculas de O2. Es claro que el reactivo en exceso es el O2 y el reactivo limitante es el H2.


La reacción de combustión Cuando se puede llevarse a cabo quema un directamente con el hidrocarburo oxígeno o bien con una como el metano mezcla de sustancias que (CH4) en contengan oxígeno, presencia de llamada comburente, oxígeno. siendo el aire atmosférico CH4(g) +2O2(g)→CO2(g)+2H2 el comburente más O(g) habitual. La reacción del combustible con el oxígeno origina sustancias gaseosas entre las cuales *Cuando se las más comunes son quema el gas CO2 y H2O. Se denominan propano (C3H8) en forma genérica que viene en los productos, humos o gases cilindros de gas de combustión. Es licuado con importante destacar que el oxígeno. combustible solo reacciona C3H8(g) +5O2(g) →3CO2(g) +4H con el oxígeno y no con el 2O(g) nitrógeno, el otro componente del aire. Por lo tanto el nitrógeno del aire pasará íntegramente a los productos de combustión sin reaccionar. 

Reacción de combustión

Alumno 2

El porcentaje de pureza es la cantidad de un compuesto q se encuentra de este dentro de su medio.

Una piedra caliza tiene una pureza

en

CaCO3 del

92%. ¿Cuántos gramos de cal

viva

(CaO)

obtendrán

se por

descomposición térmica de Porcentaje de pureza

200 g de la misma?

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2(g) 1 mol

1 mol

1

mol

5


Reacción de doble desplazamiento

Alumno 3

Ley de la conservación de la materia

Reacción de óxidoreducción

6

Esta reacción se considera al intercambio de grupos positivos y negativos, es decir anión por anión y catión por catión

Reacciones de Ácido-Base: HCl + NaOH → NaCl + H2O Reacciones de Precipitación AgNO3 + NaCl → AgCl + Na Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2 + 2

Ley de conservación de la materia. La masa de un sistema permanece invariable cualquiera que sea la transformación que ocurra dentro de él; esto es, en términos químicos, la masa de los cuerpos reaccionantes es igual a la masa de los productos en reacción.

la siguiente ecuación química cumple con la ley de conservación de la masa, si las masas molares son: mrKCL=74.5g MrAgNO3=169g MrKNO3=101g MrAgCl=142.5g

Una reacción de óxidoreducción se caracteriza porque hay una transferencia de electrones , en donde una sustancia gana electrones y otra sustancia pierde electrones:

agNO3+KCL---KNO3+AgCl 169g+74.5g ---101g+142.5g 243.5g ----- 243,5g

ecuación química que representa este proceso es: Zn + CuSO 4 — > Cu + ZnSO 4 El sulfato de cobre (II), CuSO 4, y el sulfato de zinc, ZnSO 4 , son compuestos que, fundidos o disueltos en agua, se disocian en iones, según la siguiente ecuación iónica:Zn 0 + Cu + 2 + SO 4 – 2 —> Cu 0 + Zn + 2 + 2 – SO 4 En esta ecuación puede apreciarse que el ión sulfato (SO -2 ) aparece en ambos lados de la ecuación, por lo tanto, la ecuación puede escribirse de manera más sencilla :


Cu + 2 + Zn 0 — > Cu 0 + Zn + 2

El balanceo de las

Alumno 4

K Cl O3 → K Cl + O2

ecuaciones químicas, consiste en establecer la cantidad de sustancias que intervienen en una reacción química para que correspondan con la cantidad de sustancias producidas, es decir, que los elementos que Balance de ecuaciones químicas

reaccionan en el primer miembro de la ecuación son los mismos que quedan después de la reacción en el segundo miembro de la ecuación. Uno de los métodos para balancear una ecuación es el método por tanteo. En este método intentaremos equilibrar el número de

Podemos ver que la reacción no tiene los mismos átomos de O, por lo que debemos balancear la ecuación. Para resolver la ecuación multiplicamos por 2 al lado de los reactantes y por 3 el oxígeno en el lado de los productos quedaría así: 2K Cl O3

→

K

Cl + 3O2 Ahora tenemos el problema que los átomos de K y Cl quedan desbalanceadas por lo que deberemos multiplicar por 2 al lado de los productos quedaría así:2K Cl O3 → 2 K Cl + 3O2

átomos en la ecuación.

El mol-gramo, es el peso en gramos de un mol de moléculas (6,022x1023 moléculas) de una sustancia química

Relación mol – gramo en una ecuación química

1 Mol-gr (H2O) = 18 g (H 2O) 6,022 x 10 23 átomos de (H 2O) Vemos que: 6,022 x 1023 moléculas de (H2O) pesa 18 gramos. Tenemos que calcular cuanto pesa 1 molécula de (H2O). Aplicando una regla de tres simple: →

X = 18 / (6,022 x 1023) X = 3 x 10-23 gramos.

7


Todos

La combustión es una de las reacciones más importantes en la generación de energía. Esta se lleva a cabo según el “ triángulo de la combustión”, es decir con la presencia de tres elementos esenciales. ¿Qué significa el “ triángulo de la combustión” ? ¿Cuáles son los elementos esenciales del triángulo?

El triángulo de combustión es un modelo que describe los tres elementos necesarios para generar la mayor parte de los fuegos: un combustible, un comburente (un agente oxidantecomo el oxígeno) y energía de activación. Cuando estos factores se combinan en la proporción adecuada, el fuego se desencadena. Por otra parte, es igualmente posible prevenir o atacar un fuego eliminando uno de ellos: Los cuatro elementos necesarios para que tenga continuidad y propagación de un fuego forman el tetraedro del fuego. Estos elementos son: Los cuatro elementos necesarios para que tenga continuidad y propagación de un fuego     

. Estos elementos son: Combustible Comburente Energía de activación Reacción en cadena

Ante la ausencia de cualquiera de estos elementos el fuego se extingue.

8


II. CASO PARA RESOLVER “DERRAME DE PETROLEO”

Los derrames de petróleo ocurren dondequiera que haya petróleo; hay accidentes con los buques y camiones, y ocurren filtraciones de las tuberías. Es responsabilidad de las compañías petroleras prevenir los derrames y hacer una reparación integral del medio ambiente cuando ocurren. Hay un dicho que el agua y el aceite no se mezclan . Sin embargo, cuando los derrames ocurren en el agua, los productos químicos tóxicos del petróleo sí se mezclan con el agua y se quedan allí por largo tiempo. La parte más densa del petróleo se esparce sobre la superficie y evita que el aire entre en el agua. Los peces, animales y plantas que viven en el agua no pueden respirar. Cuando hay derrames de petróleo en el agua, ciertos productos químicos permanecen en ella y la hacen insegura para beber, incluso después de que el petróleo visible haya sido retirado. Cuando se derrama el petróleo en la tierra, destruye el suelo bloqueando el aire y matando los organismos vivos que hacen que la tierra sea saludable. Algo similar ocurre cuando el petróleo se impregna en nuestra piel o en la piel de los animales. El petróleo cubre la piel y bloquea el ingreso del aire. Las toxinas del petróleo también ingresan en el cuerpo a través de la piel, ocasionando enfermedades. Actualmente existen en el mercado una gran variedad de productos químicos utilizados para el tratamiento de derrames de petróleo tanto en el agua como en tierra. Estos productos pueden ser:     

Dispersantes, que solubilizan, emulsifican o dispersan el petróleo en la columna de agua Agentes colectores superficiales, (aglutinantes) que forman una película superficial para controlar el esparcimiento de la mancha de petróleo. Aditivos biológicos, que son colonias microbiológicas, enzimas o nutrientes utilizados para estimular la biodegradación del producto derramando. Agentes de combustión, que incrementan la combustibilidad del petróleo Gelatinizantes, entre otros productos químicos

En base a la lectura anterior desarrolla el siguiente caso:

9


De los productos químicos mencionados para el tratamiento de los derrames de petróleo, los dispersantes son los más utilizados por el menor impacto que estos producen en el medio ambiente. Los dispersantes fabricados a partir del ácido maleico, son buenos emulsificantes de hidrocarburos a la vez que solubilizan y dispersan el material derram ado. Paradójicamente el ácido maleico se produce a partir de la oxidación de un hidrocarburo, el n-butano, según la siguiente reacción:

2 CH3CH2CH2CH3(g) + 7 O2(g) → 2 C2H2(CO)2 O(l) + 8 H2O (l) n-butano

Ácido Maleico

El n-butano entra en un evaporador y posteriormente se m ezcla con una corriente de aire comprimido antes de entrar al reactor (lecho fijo).

PROCESO DE PRODUCCION SIMPLIFICADO

1.- Si en una planta de producción de ácido maleico se tratan 20 toneladas de n-butano (con 9 0% de pureza) y se utilizan 20 toneladas de oxígeno para oxidarlo, conteste las siguientes interrogantes: a) Determine los kg de n-butano y O2 que reaccionarán a partir de los datos dados. Identifique al reactivo limitante y en exceso. 2 CH3CH2CH2CH3(g) + 702(g) ------2C2H2(CO2)0 +8H20 20TN n-butano x

Alumno 1

(7x32)g O2 ------------------------ = 34,76 TN O2 tengo 20 TN O2 (2x58)g n-butano

O2 es Reactivo limitante

n-butano es Reactivo en exceso

20 TN O2 x ( 2x98)g C2H2(CO2)0 ----------------------------- = 17,5 TN C2H2(CO2)0 (7x32)g O2 20 TN O2 x ( 8x18)g H20 ----------------------------- = 12.9 TN H20 (7x32)g O2

10


b) Determine el volumen de O2 que se necesita para producir 1000 kg de ácido maleico a condiciones ambientales: T = 25°C y presión 1atm. PV=RTn V

0,083(298,13K) (31250mol) = ---------------------1atm

V= 763958,125 L

Alumno 2

Alumno 1y2

c) Realice el diagrama de entradas y salidas para el proceso de oxidación de ácido maleico. Diagrama de entradas y salidas: 20 TN n-butano 17,5 TN C2H2(CO2)0 12.9 TN H20 20 TN O2 7,6 TN en exceso de n-butano 2 TN impurezas Exceso: 20 TN O2 x (2x58)g n-butano ----------------------(7x32) g O2

= 10,36 TN n-butano

(18 TN – 10,36 TN) = 7,6 TN n-butano Balance: 20TNn-butano+20 TN O2 =17,5 TN C2H2(CO2)0+12.9 TN H20 +7,60 TN n-butano+ 2 TN 40TN= 40TN

2.- El ácido maleico es también producido por oxidación de benceno (C6H6). La reacción se produce en un reactor de lecho fijo, catalizado con V2O5, a temperaturas entre 300- 450°C. Es una reacción exotérmica y tiene un rendimiento del 70%. La reacción es:

2 C6H6(l) + 9 O2(g)

2C4H2O3(l) + 4 CO2(g) + 4 H2O(l)

Si la planta debe producir 4 toneladas por día de ácido maleico: a) Determine la cantidad de CO2 producida por día y el consumo de oxigeno n ecesario para la oxidación del benceno.

Alumno 3

2 C6H6(l) 2 tonelada

11

+ 9 O2(g)

2C4H2O3(l)

9 tonelada

2 tonelada

+ 4 CO2(g) 4tonelada

+ 4 H2O(l) 4 tonelada


mol

mol

156 tonelada

288 tonelada

mol 196 tonelada

20TN 90% 18 TN

34,76 TN

X

mx = 18 tonelada C6H6

x

mol 176 tonelada

Y

196 tonelada C4H2O3 ---------------------------156 tonelada C6H6

mol 72 tonelada

Z

= 22,62 tonelada C4H2O3

my =18 tonelada C6H6 x 176 tonelada CO2 = 20,31 tonelada CO2 ---------------------------156 tonelada C6H6

mz =18 tonelada C6H6 x 72 tonelada H2O = 8,31 tonelada H2O ---------------------------156 tonelada C6H6 18 tonelada C6H6 x 288 tonelada O2 ------------------------------------ = 33,23 156 tonelada O2 156 tonelada C6H6 20 TN - 33,23 156 = 13,23 tonelada O2 que sobra

b) Determine la cantidad de benceno que se consume por día si la producción se reduce a la mitad, considere que siempre la eficiencia es del 70%

Alumno 4

Alumnos 3y4

c) La industria química también produce ácido maleico a partir de la oxidación del buteno(C4H8), mediante la siguiente reacción:

C4H8(l) + 3 O2(g)

C4H2O3(l) + 3 H2O(l)

Si utilizamos este proceso ¿cuánto ácido maleico se produce en la oxidación de 4 toneladas de buteno? 12


C4H8(l) + 3 O2(g) C4H2O3(l) + 3 H2O(l) 1 tonelada mol 3 tonelada mol 1tonelada 3 tonelada 112 tonelada 96 tonelada 98 tonelada 54 tonelada 4tonelada (90%) 4Tonelada X Y 4Tonelada C4H8 x 98 tonelada C4H2O3 -------------------------- = 3,5 tonelada C4H2O3 112 tonelada C4H8

3.- El 25 de enero del 2016 se registró un derrame de petróleo en el kilómetro 441 del oleoducto norperuano en la localidad de Chiriaco, afectando a 42 comunidades indígenas. Para remediar la situación se requiere 6 toneladas de ácido maleico para emplearlo en la fabricación de dispersantes. ¿Cuál de los tres procesos recomendaría usted para la producción de ácido maleico? ¿A partir de n-butano, benceno o buteno? Considere que la eficiencia en los tres casos es del 70%. Explique el porqué de su elección y sustente con los cálculos pertinentes.

Todos

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III.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CONSULTADAS 1. . https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_cis-butenodioico 2. http://www.quimicas.net/2015/05/concentraciones-quimicas.html 3. . http://bomberosk2.galeon.com/aficiones831064.html

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