Problemas de Química Aplicada

PROBLEMAS DE GASES IDEALES 1. Se tienen 10 libras de CO 2, contenidos en un recipiente de 28 pies 3 y a una presión de 44.1 lb/pulg 2 que se someten a los siguientes procesos continuos: a) Expansión con una relación PV = cte, hasta una presión de 0.2686 kg/cm 2. b) Calentamiento con una relación P/T = K, hasta una temperatura de 1086.2 °F. c) Compresión donde P α1/V hasta un volumen de 2.43 m 3. d) Enfriamiento donde V αT hasta la temperatura inicial.

Determine: a.- Todas las variables de estado que es necesario definir en cada etapa del proceso. b.- Elabore el diagrama de P vs V correspondiente al proceso. Indicando los valores de presión y volumen en cada etapa del proceso. c.- Dar el nombre de la ley que aplica en cada etapa del proceso propuesto. Respuestas: (a).- V 1  = 792.98 L , P 1  = 3 atm , P 2  = 0.26 atm , T 3  = 585.66 K , V4 = 2430 L (c).- Boyle, GayLussac, Boyle, Charles. 2. Un recipiente de capacidad desconocida contiene una mezcla gaseosa a 95°C. La composición de la mezcla en % peso es: 35% de CO 2, 35% de CO y el resto de aire y además se sabe que la densidad de la mezcla gaseosa es de 0.658 g/L. ¿Cuál será la presión parcial del nitrógeno en la mezcla gaseosa de acuerdo a las condiciones mencionadas? Respuesta: P N2 = 0.163 atm 3. Un sistema gaseoso constituido por 2.5 kg se encuentra inicialmente a 200°C y 2.2 atm con la siguiente composición en % peso: 20 de amoniaco (NH 3), 20 de vapor de agua (H2O), 25 de CO 2, 15 de SO 2 y 20 de aire; dicho sistema experimenta una serie de cambios como se menciona a continuación: 1°. Se calienta a presión constante (isobáricamente) hasta que la temperatura es de 450°C. 2°. Posteriormente se pasa por un sistema de enfriamiento en donde se condensa el 50% en mol de vapor de agua y el 15% en peso del NH 3. 3°. A la mezcla gaseosa resultante se le agregan 300 g de metano (CH 4), siendo las condiciones de 100°C y 1.5 atm de la mezcla final. Calcular: a.- El volumen final después del cambio isobárico. b.- La presión parcial del N 2 en la mezcla gaseosa inicial. c.- La cantidad en gramos que se separaron de agua y NH 3. d.- La composición en % peso de la mezcla final. e.- El peso molecular promedio de la mezcla final. f.- La densidad de la mezcla gaseosa final.

Respuestas: Respuestas: (a).- V = 2548.67 L , (b).- P N2 = 0.318 atm , (c).- m H2O  = 249.93 g y mNH3 = 75 g , (d).- %m NH3 = 17.17 , %m H2O = 10.10 , %m CO2 = 25.25 , %m SO2 = 15.15 , %maire = 20.20 y %m CH4 = 12.12 , (e).- PM = 26 g/mol y (f).- ρ = 1.275 g/L 4. Por una tubería fluyen 2500 L/min a 8 atm y 100°C con la siguiente composición en % peso: 35 de CO, 25 de CO 2, 10 de O 2 y 30 de N 2, después se mezclan con otra línea por la que fluye aire a razón de 2500 L/min a la misma condición de presión y temperatura. ¿Cuál es el % de N 2 en la nueva mezcla? Respuesta: %N 2 = 56.2% 5. En un sistema hipotético están contenidos 450 g de aire a 25°C y 5.6 atm se le suministra calor mediante un proceso isométrico hasta que la temperatura tiene un aumento en °C de 95, posteriormente el sistema experimenta una compresión en la que se cumple la ley de Boyle hasta que el volumen se reduce 1/3 y finalmente se calienta en forma que se cumple la ley de Charles hasta duplicar su volumen. Calcular los valores de P, V y T después de cada cambio. Respuestas: P 1 = 5.6 atm , T 1 = 298 K , V 1y2 = 68.08 L , T 2y3 = 393 K , P 2 = 7.38 atm , V3 = 22.7 L , P 3y4 = 22.14 atm , V 4 = 45.4 L y T 4 = 785.76 K 6. Un kilogramo de aire y una masa desconocida de CO 2 ocupan un volumen de 0.123 m3 ejerciendo una presión de 21.1 kg/cm 3 y 427 °C. Calcular la masa de CO 2 que se encuentra mezclada con el aire. Respuesta: m CO2 = 399.65 g 7. Un sistema gaseoso formado por 50 g de aire cuya densidad es de 1.35 g/L a una presión de 1375 mmHg, es comprimido al realizar un cambio en el que se cumple la ley de Boyle hasta que el volumen se reduce a 0.020 m 3, posteriormente el gas se calienta aumentando la temperatura 92°C en forma tal que se cumple la ley de Charles, calcular los valores de P, V y T inicial y después de cada cambio. Respuestas: V 1 = 37.026 L , P 1 = 1.8 atm , T 1y2 = 469 K , V 2 = 20 L , P 2y3 = 3.33 atm , V3 = 23.85 L , T 3 = 559 K

ducto fluyen 5000 L/hr de de una mezcla mezcla formada formada por los siguientes siguientes gases: 8. A través de un ducto 30% mol de SO 2, 20% mol de NO 2, 25% mol de CO y 25% mol de CO 2  a una temperatura de 400 °C y presión de 5 atm, calcular: a.- El peso promedio. b.- La densidad de la mezcla gaseosa. c.- El % en peso de SO 2, NO2, CO y CO 2. Respuestas: (a).- PM = 46.4 g/mol , (b).- ρ = 4.2 g/L y (c).- %m SO2 = 41.38 , %mNO2 = 19.82 , %m CO = 15.08 y %m CO2 = 23.7

Respuestas: Respuestas: (a).- V = 2548.67 L , (b).- P N2 = 0.318 atm , (c).- m H2O  = 249.93 g y mNH3 = 75 g , (d).- %m NH3 = 17.17 , %m H2O = 10.10 , %m CO2 = 25.25 , %m SO2 = 15.15 , %maire = 20.20 y %m CH4 = 12.12 , (e).- PM = 26 g/mol y (f).- ρ = 1.275 g/L 4. Por una tubería fluyen 2500 L/min a 8 atm y 100°C con la siguiente composición en % peso: 35 de CO, 25 de CO 2, 10 de O 2 y 30 de N 2, después se mezclan con otra línea por la que fluye aire a razón de 2500 L/min a la misma condición de presión y temperatura. ¿Cuál es el % de N 2 en la nueva mezcla? Respuesta: %N 2 = 56.2% 5. En un sistema hipotético están contenidos 450 g de aire a 25°C y 5.6 atm se le suministra calor mediante un proceso isométrico hasta que la temperatura tiene un aumento en °C de 95, posteriormente el sistema experimenta una compresión en la que se cumple la ley de Boyle hasta que el volumen se reduce 1/3 y finalmente se calienta en forma que se cumple la ley de Charles hasta duplicar su volumen. Calcular los valores de P, V y T después de cada cambio. Respuestas: P 1 = 5.6 atm , T 1 = 298 K , V 1y2 = 68.08 L , T 2y3 = 393 K , P 2 = 7.38 atm , V3 = 22.7 L , P 3y4 = 22.14 atm , V 4 = 45.4 L y T 4 = 785.76 K 6. Un kilogramo de aire y una masa desconocida de CO 2 ocupan un volumen de 0.123 m3 ejerciendo una presión de 21.1 kg/cm 3 y 427 °C. Calcular la masa de CO 2 que se encuentra mezclada con el aire. Respuesta: m CO2 = 399.65 g 7. Un sistema gaseoso formado por 50 g de aire cuya densidad es de 1.35 g/L a una presión de 1375 mmHg, es comprimido al realizar un cambio en el que se cumple la ley de Boyle hasta que el volumen se reduce a 0.020 m 3, posteriormente el gas se calienta aumentando la temperatura 92°C en forma tal que se cumple la ley de Charles, calcular los valores de P, V y T inicial y después de cada cambio. Respuestas: V 1 = 37.026 L , P 1 = 1.8 atm , T 1y2 = 469 K , V 2 = 20 L , P 2y3 = 3.33 atm , V3 = 23.85 L , T 3 = 559 K

ducto fluyen 5000 L/hr de de una mezcla mezcla formada formada por los siguientes siguientes gases: 8. A través de un ducto 30% mol de SO 2, 20% mol de NO 2, 25% mol de CO y 25% mol de CO 2  a una temperatura de 400 °C y presión de 5 atm, calcular: a.- El peso promedio. b.- La densidad de la mezcla gaseosa. c.- El % en peso de SO 2, NO2, CO y CO 2. Respuestas: (a).- PM = 46.4 g/mol , (b).- ρ = 4.2 g/L y (c).- %m SO2 = 41.38 , %mNO2 = 19.82 , %m CO = 15.08 y %m CO2 = 23.7

9. Un recipiente contiene una mezcla gaseosa a 95°C cuya composición en % peso es: 35 de CO2, 35 de CO y la diferencia de aire; si la densidad de dicha mezcla gaseosa es de 0.658 g/L, la mezcla gaseosa se encuentra en un recipiente de 33.45 L ¿cuántos gramos de nitrógeno están contenidos? Respuesta: m N2 = 5.065 g 10. Un cilindro de 0.5 m 3  contiene amoniaco (NH 3) y se encuentra ubicado en un lugar donde recibe directamente el calor solar. La temperatura del gas es de 127°C y la presión absoluta es de 1976 mmHg. a.- ¿Cuántos kilogramos de amoniaco contiene el cilindro? b.- Para reducir la presión a 2 atm, ¿qué temperatura debe tener el gas? Respuestas: (a).- m = 0.6738 kg y (b).- T = 307.72 K 11. Se desean comprimir 10 lb de dióxido de carbono a un volumen de 35 pies cúbicos. Considerando comportamiento ideal, calcular la presión en atmósferas a que es necesario someterlo si la temperatura es de 35°C. Respuesta: P = 2.62 atm 12. 1000 pies 3  de aire a 80°C y 10 atm se someten a una serie de procesos consecutivos: 1°. Compresión isotérmica hasta 500 pies 3. 2°. Enfriamiento de acuerdo a la relación V/T = cte hasta 20°C. 3°. Calentamiento isométrico hasta una presión de 40 atm. Determinar: a.- Las moles de aire en el proceso. b.- La presión final del proceso isotérmico. c.- El volumen final del proceso isobárico. d.- La temperatura final del proceso isométrico. Respuestas: (a).- n = 9783.73 mol , (b).- P 2  = 20 atm , (c).(c). - V 3 = 11753.2 L y (d).- T 4 = 586 K 13. Una tubería que lleva 3000 L/min a 10 atm y 170°C, de una mezcla de CO, CO 2, N2 y O2  con la siguiente composición en % masa, 35% CO, 25% CO 2, 10% O2  y 30% de N2; se mezcla con otra línea de aire (21% mol O 2 y 79% N2) que maneja 2500 L/min a 30°C y 7 atm; re requiere saber cuál es el nuevo porcentaje del CO en % V en la tubería que lleva la mezcla resultante. Respuesta: %V CO = 21.07% 14. Una muestra de gas natural fluye a 500 lb/pulg 2 y 250°F y se analiza para conocer su composición. El análisis muestra las siguientes cantidades: CH 4- 100 lbs, C 3H8- 15 lbs, C2H6- 240 lbs y H 2- 50 lbs.

El gas natural se hace pasar a través de un absorbedor donde se elimina el 88% en volumen del propano (C 3H8). Determine: a.- La composición de la mezcla gaseosa que sale del absorbedor, en % volumen. b.- El peso molecular promedio a la entrada del absorbedor. c.- La cantidad en gramos, separada de propano en el absorbedor. Respuestas: (a).- n CH4 = 2837.5 mol , nC3H8  = 18.57 mol , n C2H6  = 3632 mol y nH2 = 11350 mol , (b).- PM = 10.12 g/mol y (c).- m = 5992.7 g 15. Un recipiente de 0.38 m 3 de capacidad y con una temperatura de 95°C, contiene 250 gramos de una mezcla de gases con la siguiente composición en %m: 35% de CO 2, 35% de CO y el resto de aire, calcular la densidad de la mezcla gaseosa. Respuesta: ρ = 0.6578 g/L

16. Una esfera de 5 pies de diámetro contiene oxigeno a 250 lb/pulg2 y 70°F. ¿Cuántos cilindros de 8 pulg. de diámetro y 2.2 pies de longitud,(los cuales originalmente están vacíos), pueden ser llenados a una presión de 50 lb/pulg2 y 58°F? Suponer que la temperatura del oxigeno (O2) en la esfera, permanece constante a 70°F. Respuesta: 416.5 cilindros/esfera 17. Se tiene un sistema consistente de dos tanques A y B, los cuales están conectados por medio de una válvula. El tanque A contiene 20 pies3 de nitrógeno (N2) a 250 lb/pulg2 y 150°F. El tanque B contiene 6.5 lb de nitrógeno a 90 lb/pulg2 y 65°F. Después que la válvula que separa ambos tanques se abre; la temperatura de equilibrio llega a 90°F. ¿Cuál es la presión final? Respuesta: P =11.69 atm

PROBLEMAS DE MEZCLA DE GASES EN REACCIÓN QUÍMICA 1. En un reactor se introduce una mezcla gaseosa con la siguiente composición en % peso: 25% CO 2, 25% de C2H6, 40% de aire y 10% de SO 2, encontrándose a 30°C y presión de 3.5 atm, manejando un volumen de 1000 litros. En el reactor se establecen

condiciones adecuadas y se verifica la reacción:

teniendo

una eficiencia del 85%. El oxígeno para la reacción se toma del aire, el cual tiene una composición del 21% mol de O 2 y 79% mol de N2. Calcular: a.- El peso molecular promedio de la mezcla gaseosa que entra al reactor. b.- La composición de la mezcla gaseosa a la salida del reactor en % volumen. Respuestas: (a).- PM = 33.946 g/mol y (b).- CO 2 = 23.81% , C 2H6 = 25.586% , O2 = 1.466% , N 2 = 36.773% , SO 2 = 5.238% y H2O = 7.12% 2.  A una cámara de combustión se introducen 85 L/min de una mezcla gaseosa a 27°C y 2.2 atm, con una composición en % peso de: 60% aire, 25% CO 2, 5% SO 2 y 10% de C2H6. En la cámara se dan las condiciones adecuadas para que se verifique la siguiente reacción con el 82% de eficiencia.

El oxígeno de la reacción es proveniente del aire que se alimenta, calcular: a.- La densidad de la mezcla gaseosa que sale de la cámara de combustión, si sus condiciones a la salida don 200°C y 3.5 atm. b.- La composición en % mol a la salida del quemador. Nota: Composición del aire (21% mol O 2 : 79% mol de N 2) Respuestas: (a).- ρ = 2.898 g/L y (b).- CO 2 = 24.83% , C 2H6 = 7.42% , O 2 = 2.53% , N2 = 52.83% , SO 2 = 2.51% y H2O = 9.87% 3. Se alimentan a un reactor 500 litros de una mezcla gaseosa con la siguiente composición en % peso: NH 3 – 35%; O 2 – 35%; N2 – 30%. Entrando a 5 atm y 300°C. Una vez efectuada la reacción, la mezcla gaseosa sale a 3 atm y 130°C. La reacción que se efectúa en fase gaseosa es la siguiente: y tiene un rendimiento del 58%. Determine a la salida del reactor la composición en % volumen, el peso molecular promedio y la densidad de la mezcla gaseosa. Respuestas: (a).- NH 3 = 27.29% , O 2 = 10.36% , N 2 = 33.72% y H 2O = 28.61% (b).- PM = 22.546 g/mol y (c).- ρ = 2.046g/mol 4. Por una de las líneas de alimentación a un quemador, se introduce una mezcla gaseosa consistente en 120 g/min de CO y 152 g/min de CO 2, 88 g/min de NO y 152 g/min de C4H10. Por otra línea de alimentación se introducen 1 kg/min de aire (21%

mol de O2 y 79% mol de N 2). De tal forma que con el oxígeno del aire se realiza la siguiente reacción: Con una eficiencia del 77%. Los gases provenientes del quemador salen a una temperatura de 180°C y su densidad es de 1.23 g/L. Calcule la presión parcial del CO 2 y del N2 a la salida del quemador. Respuestas: P CO2 = 0.1995 atm y P N2 = 0.8372 atm 5. Una mezcla proveniente de un sistema de combustión tenía la siguiente composición en % volumen: CO = 10%, CO 2 = 20%, NO = 30% y SO 2 = 40%. Para evitar la presencia de contaminantes nocivos esta mezcla se somete a una serie de procesos. 1°.- La mezcla se somete a una absorción en donde el 60% del SO 2 es absorbido por amoniaco líquido. 2°.- La mezcla resultante se somete a una combustión catalítica según las reacciones:  (90%)

eficiencia de reacción

 (100%)

eficiencia de reacción

Si entran al proceso 8000 litros de mezcla a 200°C y 5 atm. Determine: a.- La composición de la mezcla que sale del absorbedor en % volumen. b.- La cantidad de aire para realizar las combustiones. c.- La composición y el volumen de gases, después de las combustiones si estos salen a 1 atm y 80°C. Respuestas: (a).- n CO = 11.9% , n NO = 35.71% , n CO2 = 23.809% y nSO2 = 28.57% , (b).- naire = 957.63 mol ó maire = 27.618 Kg y (c).- V = 46973.85 L , n CO = 5.72% , nCO2 = 18.43% , n NO2 = 19.06% , n SO2 = 15.25% y n N2 = 46.61% 6. Un reactor es alimentado con una mezcla gaseosa a 35°C y 2.5 atm a razón de 20 kg/min con la siguiente composición en % volumen: C 3H8  = 50%, CO2  = 40%, N2 = 10%. Por otra línea, se alimenta al mismo reactor aire (21% mol de O 2  y 79% mol de N2), a una temperatura de 50°C y a 1 atm de presión, con un flujo de 37 m 3/min. En el reactor se efectúa la siguiente transformación con una eficiencia del 75%.

La mezcla gaseosa que sale del reactor se obtiene a 250°C y 4.7 atm. Calcular: a.- El peso molecular promedio de la mezcla gaseosa que sale del reactor. b.- La densidad de la mezcla gaseosa final. Respuestas: (a).- PM = 31.5 g/mol y (b).- ρ = 3.452 g/L 7. Una empresa elabora solvente a base de cloro, el cual se obtiene por la descomposición del ácido clorhídrico en presencia de oxígeno de acuerdo a la siguiente reacción en fase gaseosa:

El oxígeno suministrado a la reacción proviene del aire cuya composición es 21% mol O2 y 79% mol N2. La eficiencia de la reacción es del 80%. Si se dispone de un tanque de 8 m 3 conteniendo ácido clorhídrico al 80% de su capacidad, a 35°C y 5 atm de presión. Calcular: a.- La cantidad máxima que puede producirse de cloro expresada en gramos. b.- El peso molecular promedio de la mezcla gaseosa que resulta al finalizar la reacción. Respuestas: m Cl2 = 35982.8 g y (b).- PM = 35.49 g/mol 8. Se alimentan a un quemador 380 g/min de una mezcla que contiene el 60% peso de butano (C4H10) y el 40 % en peso de bióxido de carbono (CO 2), la cual se quema con aire (21% mol de O 2 y 79% mol N2) que es suministrado al quemador con una cantidad de 86.5 moles/min con el fin de efectuar la siguiente reacción:

Si la eficiencia del quemador es 70%, calcular: a.- Fracción mol de entrada de cada gas, b.- % peso a la salida de cada gas, c.- La densidad de la mezcla a la salida del quemador. NOTA: Las condiciones de salida del quemador son las siguientes: P = 3.5 atm y T = 400°C. Respuestas: (a).- Y C4H10  = 0.0418 , Y O2 = 0.193 , YCO2  = 0.0368 y Y N2 = 0.727 , (b).- %mO2 = 6.06 , %m C4H10 = 3.98 , %m CO2 = 17.265 , %m H2O = 6.12 y %m N2 = 66.56 y (c).- = 1.878 g/L 9. Por una línea se alimenta a un quemador una mezcla gaseosa constituida de 8.4 kg de metano (CH4), 12 kg de dióxido de carbono (CO 2) y 20 mol de agua (H 2O) y por otra línea se introducen 153.43 kg de aire cuya composición es de 21% mol de O 2  y 79% mol de N2, para efectuar la siguiente reacción:

En el quemador la r eacción tiene un ef iciencia del 95%. Determinar : a.- La composición en % volumen de la mezcla gaseosa obtenida a la salida del quemador. b.- La densidad de la mezcla gaseosa de salida, si ésta se encuentra a una temperatura de 140°C y una presión de 1.8 atm, calculada con la ecuación modificada de los gases ideales (forma indirecta). Respuestas: (a).- %nN2 = 68.47 , %nCO2 = 12.57 , %nH2O = 16.577 , %nO2 = 1.95 y %nCH4 = 0.42 y (b).- ρ = 1.5 g/L

10. Una muestra gaseosa constituida por 70 g de C 2H6, 625 g de aire y 120 g de CO 2 se introduce en un recipiente de 20 litros de capacidad, para que se realice la combustión entre el C 2H6 y el O2 del aire; la reacción que se efectúa es:

con una eficiencia del 77.5%. La nueva mezcla gaseosa sale del sistema de combustión a 150°C y a una presión de 2.2 atm. Calcular: a.- El PM de la mezcla gaseosa original. b.- La densidad de la mezcla gaseosa que se obtiene después de la combustión. c.- La presión parcial del CO 2 en la mezcla final. d.- Los gramos de O 2 que no reaccionan. Respuestas: (a).- PM = 30.4884 g/mol , (b) ρ = 1.8977 g/L , (c) P CO2 = 0.38302 atm y (d).- mO2 = 32.76 g 11.  A un horno se alimentan por una línea 8 kg de butano (C 4H10) y por otra línea se alimentan 2200 mol de una mezcla gaseosa con la siguiente composición en % volumen: 70% de O 2, 20% de N 2  y 10% de CO2. En el horno efectúa la siguiente reacción:

La mezcla de gases a la salida del horno se obtiene a 2.3 atm y 140°C. Determinar para la mezcla de gases a la salida. a.- Peso molecular promedio de la mezcla. b.- Densidad de la mezcla. c.- La presión parcial de cada gas en la mezcla. Respuestas: (a).- PM = 31.15 g/mol , (b).- ρ = 2.11 g/L y (c).- P N2 = 0.4 atm , PCO2 = 0. 7 atm , P H2O = 0.623 atm y P O2 = 0.582 atm

12. En un reactor se introducen 300L/hora de etano (C 2H6), a 301 °C y 20 atm. La reacción que se lleva a cabo con una eficiencia del 100% es la siguiente: C2H6 (g) + 3.5 O2 2 CO2 (g) + 3 H2O (g) El oxígeno para la reacción se toma del aire, y se alimenta con un exceso del 75%. Se sabe que la composición del aire es la siguiente: 21 % mol de O2 y 79% mol de N2. a) Realizar el balance de materia en moles b) La composición de la mezcla gaseosa a la salida del reactor en % volumen c) El peso molecular de la mezcla que sale del reactor d) El gasto volumétrico de la mezcla a la salida del reactor, si las condiciones de salida son: 60 lb/pulg2 y 576°R Respuestas: a) C4H10 =1379.31, O 2 =10937.49, N 2 =41145.83, b) C 4H10 =275.862, O 2 =3765.058, N 2= 41145.83, CO 2=4413.792, H 2O=5517.24, c) C 4H10 = 0.50, O 2=6.83, N 2=74.65,  CO2=8.0, H2O=10.10, d) V2 = 1063626.212 

13. Un reactor es alimentado por una tubería con una mezcla gaseosa a 35°C y 2.5 atm a razón de 5 Kg / min, con la siguiente composición en volumen: C 3H8 = 50 %; CO 2 = 40 %; N2 = 10 %. Por otro ducto se alimenta al mismo reactor aire (21% mol de O 2 y 79% mol de N2) a una temperatura de 50°C y a 10 atm de presión, con un flujo de 37m3 / min. En el reactor se efectúa la siguiente transformación con una eficiencia del 75% C3H8 (g) + 5 O2 3 CO2 (g) + 4 H2O (g) La mezcla gaseosa que sale del reactor se obtiene a 250°C y a 5 atm. Calcular:

a. El número de moles de cada sustancia en la alimentación b. El número de moles de cada sustancia a la salida c. La composición como fracción mol a la salida d. El volumen parcial de cada gas que sale del reactor Respuesta: a) NH3=6719.075, O 2=8398.84, N 2=31595.65, b) N 2=31595.65, NO=6719.075, L H2O=10078.61, c) PM 2= 26.14, d) V2 =72023.79 dia

14. Se procesa una mezcla de 350 moles de amoniaco (NH3) con 500 moles de oxigeno. De acuerdo a la siguiente reacción con un rendimiento del 80% 4 NH3(g) + 5 O2(g)  4 NO(g) + 6 H2O

Calcular: a) Los moles al final del proceso b) La fracción molar y el peso molecular de la mezcla a la salida c) El gasto volumétrico de la mezcla a la salida del reactor. Respuestas: a) 0.076, 0.1630, 0.304, 0.456 b) PM = 23.84, c) (No se considera) 15. La reacción de combustión del butano, se desarrolla según la siguiente ecuación, en fase gaseosa. C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O La reacción se lleva a cabo en fase gaseosa con un rendimiento del 100%. Se alimentan 1000Kg / hora de C 3H8 y el oxigeno se toma del aire (21 %mol de Oxigeno) los gases de combustión salen a 300°C y 5 atm. Realizar un balance de materia y determinar: a) Las cantidades en mol al inicio del proceso b) Las cantidades en mol que se obtienen al final de la reacción c) La fracción molar y el peso molecular de la mezcla a la salida d) Las presiones y volúmenes parciales al final. Respuestas: a)  C3H8= 22727.27, O2=113636.35, CO2=0, H2O=0, N2 =427489.126; b) C 3H8= 0, O2=0, CO2=68181.81, H2O=90909.08, N 2 =427489.13; c) C 3H8= 0, O2=0, CO2=0.116 , H2O=0.155, N2 =0.729, PM=28.306 ; d) C3H8= 0, O2=0, CO2=0.58atm, H2O=0.775atm.155, N 2 =3.65atm, C3H8= 0, O2=0, CO2=639583.72 L/Hr, H2O=854616.18 L/Hr.155, N 2 =4019452.86 L/Hr.

16. En un reactor se introducen 530 L/Hr de una mezcla gaseosa, a 100°C y 70 atm, con la siguiente composición en % mol: CO 2 = 20%; C2H6 = 30%; SO 2 = 20%; O 2 = 30% La reacción que se lleva a cabo con una eficiencia del 80% es la siguiente: C2H6 (g) + 3.5 O 2 2 CO2 (g) + 3 H2O(g) Realizar un balance de materia en mol y determinar:

a) b) c) d)

Las cantidades de cada componente que se alimentan. Las cantidades de cada componente al termino de la reacción La composición de la mezcla gaseosa a la salida del reactor en % mol El gasto volumétrico a la salida del reactor si, la presión es de 5 atm y la temperatura es de 120°C PA: C-12, O-16, H-1 Respuestas: a) C 2H6=363.75, O2 =363.75, CO2=242.498, H2O = 0.0, SO 2=242.498; b) C2H6= 280.606, O2 =72.750 , CO2=408.788 , H2O = 249.430 , SO2=242.498; c)  C2H6= 22.38%, L O2 =5.80%, CO2=32.596% , H2O=19.89% , SO2=19.34%; d) VSalida = 8085.83 r

PROBLEMAS DE GASES REALES 1. Gas nitrógeno (N 2) es almacenado en un tanque cilíndrico teniendo un diámetro interno de 45 cm y una longitud de 1.6 m. La presión y temperaturas máximas son 2Mpa y 75°C. ¿Qué masa puede almacenarse con seguridad en el tanque? (Resuelva utilizando la ecuación de Van der Waals). PMN2 = 28 ; 1atm = 1.01325x10 5 Pa Tc = -146.88°C Pc = 33.5 atm Respuesta: m = 4929 g 2. Se comprime oxígeno en forma continua desde 25°C y 1 atm, hasta 25°C y 1000 atm. Si el flujo volumétrico de oxígeno comprimido es de 0.70 L/min. Calcular: a.- El flujo de entrada al compresor en m 3/hr. b.- La cantidad en kg de O 2 que se pueden comprimir en 6 horas. Nota: Puede suponerse comportamiento de gas ideal a la entrada del compresor, no así a su salida. Datos: a = 1.36 atm-L 2/mol2 b = 0.0318 L/mol Nota: Utilizar ecuación de Van der Waals ó de Factor de compresibilidad. Respuestas: (a).- V = 24.34 m 3/h y (b).- m = 191.23 kg 3. Se tiene un tanque de almacenamiento el cual contiene oxígeno (O 2), el volumen del tanque es de 80 litros y el gas ejerce una presión de 1150 lb/pulg 2 a una temperatura de 270°K. Utilizando la ecuación de Van der Waals determine la masa de O 2 en libras, contenida en el tanque sabiendo que las propiedades críticas para el oxígeno son: Pc = 49.7 atm Tc = 154.3 °K Respuesta: m = 22.087 lb 4. Se necesita saber la presión a la que se encuentra un tanque cuyo volumen es de 0.53 pies3 y contiene 1 kg de etano (C 2H6) a una temperatura de 45°C. a.- Utilizando la ecuación de Van der Waals. b.- Mediante el factor de compresibilidad (Z). Se sabe que para el etano: Pc = 48.2 atm a = 5.482 atmL 2/mol2 Respuestas: (a).- 40.6 atm y (b).- 42.29 atm 5. Un tanque de 280 litros que se utiliza para almacenar propano llega al punto de explosión a 30 atm de presión. Las medidas de seguridad exigen que el tanque no sea cargado con más propano que el que ejercería una presión equivalente a la mitad del valor de explosión a una temperatura de 260°C. ¿Cuántos kg (masa) de propano (C3H8) se pueden cargar a dicho tanque para cumplir con la norma exigida? Observe que en estas condiciones el comportamiento no puede considerarse como gas ideal. Datos para el propano Tc = 369.8°K Pc = 41.9 atm Utilice la ecuación de Van der Waals para sus cálculos.

Respuestas: m = 4.414 kg 6. Una libra de amoniaco (NH 3) está contenida en un recipiente de 2 ft 3  a una temperatura de 170°C. Utilizando la ecuación del factor de compresibilidad calcule la presión en atm. Tc = 405°K y Pc = 111.3 atm Respuesta: P = 16.97 atm 7. Un tanque de 300 litros almacena propano (C 3H8) a una temperatura de 250°C. La presión máxima que soporta el tanque es de 480 lb/in 2; por seguridad solamente se ha introducido una cierta cantidad de propano que ejerce la mitad de la presión indicada. Se desea saber qué cantidad de propano contiene el tanque en libras. a.- Utilizando la ecuación de Van der Waals. b.- Mediante el factor de compresibilidad (Z). Las propiedades críticas para el propano son: Pc = 41.9 atm Tc = 369.8 K Nota: Deberá resolver la ecuación cúbica por método analítico. Respuestas: (a).- m = 11.629 lbs y (b).- m = 10.53 lbs 8. En una turbina que trabaja en régimen estacionario, entra gas propano (C 3H8) a 60°C y 128 atm; expandiéndose isotérmicamente hasta 12.8 atm. Para un flujo de masa de 50 Kg/min, determinar: a.- El gasto volumétrico a la entrada de la turbina, utilizando la ecuación de Van der Waals. Datos para el propano: Tc = 370 K Pc = 42.19 atm Respuesta: V = 149 L/min 9. En un tanque de 15 litros se han comprimido 0.55 lb de mol de metano (CH 4) a una temperatura de 110°C. Se requiere conocer la presión real en el tanque: a.- Utilizando la ecuación de Van der Waals. b.- Mediante el factor de compresibilidad (Z). Datos para el metano: Pc = 45.5 atm b = 0.428 L/mol Respuestas: (a).- P = 1196 atm y (b).- P = 585.53 atm 10. En un tanque se almacenan 22 kg de bióxido de carbono (CO 2) a una temperatura de 600°R y una presión de 478 lb/pulg 2. Determine el volumen de este gas: a.- Utilizando la ecuación de Van der Waals. b.- Mediante el factor de compresibilidad. Datos para el CO 2: b = 0.04283 L/mol Pc = 72.8 atm Respuestas: (a).- V = 270 L y (b).- V = 286.85 L 11. La temperatura y presión críticas del etano (C 2H6) son 305.2 °K y 48.8 atm respectivamente:

a.- Determine el volumen de un tanque que contiene 265 kg si este se encuentra a 560 atm y 460 °K (utilice Van der Waals). b.- ¿Cuál sería el volumen molar aproximado en el punto crítico? Respuestas: (a).- V tanque = 861.5 L y (b).- Vc = 0.1923 L/mol 12. Un cilindro con un volumen de 100 litros contiene 952 moles de metano CH 4 a una temperatura de 25°C, posteriormente se extrae cierta cantidad de gas, de tal manera que el volumen permanece constante, la temperatura es de -20°C y quedando la presión del cilindro en 100 atm. Utilizando el factor de compresibilidad (Z) calcule: a.- La presión inicial del gas. b.- La masa en gramos de gas que queda en el cilindro. Datos: a = 2.26 atmL 2/mol2 b = 4.3 x 10 -2 L/mol Respuestas: (a).- P inicial = 193.08 atm y (b).- m = 10637.6 g 13. El nitrógeno almacenado en un tanque de 10 pies 3 de capacidad, tiene una presión de 774.4 kg/cm 2 y una temperatura de 242.6 °F. De acuerdo a estos datos determine la masa del gas contenida en el tanque, si se sabe que para este gas se tiene: a = 1.3454 atm-L 2/mol2 Tc = 126 K El cálculo de masa debe ser: a.- Por la ecuación de Van der Waals. b.- Por el factor de compresibilidad. Respuestas: (a).- m = 113.37 kg y (b).- m = 117.75 kg 14. Determine la presión a que se encuentra en un recipiente de 2 m 3 de volumen, 432 kg de amoníaco (NH 3), el cual se encuentra a una temperatura de 943°C. Las condiciones críticas para este gas son Tc = 132.4 °C y Pc = 111.5 atm. Utilice: a.- La ecuación de Van der Waals. b.- La ecuación que incluye el factor de compresibilidad. Respuestas: (a).- P = 1731.16 atm y (b).- P = 1418.96 atm 15. Utilizando la ecuación de Van der Waals calcule el volumen molar de benceno gaseoso (C6H6) que se encuentra a 700°K y 60 atmósferas. Pc = 47.9 atm Tc = 561.6°K Respuesta: V = 0.7139 L/mol 16. Determinar la masa contenida en un recipiente que almacena metano (CH 4) a una temperatura de -55°C y una presión de 220 atm, si el volumen del tanque es de 350L y los valores de las constantes de van der Waals son: a = 5.482 atm L2/mol2 y la temperatura critica de 190 K Por la ecuación de van der Waals Por la ecuación del factor de compresibilidad Respuestas: a) = 4. 498; b) = 0.0574

17. Se ha encontrado experimentalmente que 3964 L de metano (CH 4) medidos a 20°C y 1 atm. equivalen a 1 galón de gasolina en motores de gasolina normales. Si el metano se comprimiera a una presión absoluta de 200 atm a 20°C. ¿Qué volumen debería tener un depósito para contener el equivalente a 12 galones de gasolina? Sus valores críticos para el CH 4 son: Tc = 190.6K, Pc = 45.4 atm. Nota: A alta presión resolver por van der Waals y a baja presión, considere comportamiento ideal Respuesta: V = 194.34 L

18. Un tanque de almacenamiento rígido, conteniendo 0.22m3 de etileno (C2H4) a 10M Pa (98.71 atm) y 150°C, se deja enfriar hasta que la temperatura del gas alcanza 30°C. Determine la masa contenida inicialmente en el tanque y la presión final del etileno, utilizando para las condiciones iniciales la Ecuación de los gases ideales y para las finales la ecuación del factor de compresibilidad Pc = 50.5 atm, Tc = 283 K Respuestas: mC2H4 = 17530.2g, Pr= 1.4Z, Tr = 1.070

19. Se tiene un tanque de almacenamiento el cual contiene oxigeno (O 2), el volumen del tanque es de 150 L y el gas ejerce una presión de 100 atm a una temperatura de 370° K. Utilizando la ecuación de van der Waals, determine la masa de O 2 contenida en el tanque, sabiendo que las propiedades criticas para el oxigeno, son: Pc = 49.7 atm , Tc = 154.3 K Respuesta: m

(O2) =

16326.4g

20. En un generador de vapor, se producen 111.8 Kg/min de vapor de agua seco a 197 atm y 400°C. Este vapor pasa a un equipo donde se le disminuye la presión hasta 150 atm, y el gasto volumétrico obtenido es de 800 L/min. Si Tc = 647.34K y Pc = 218 atm. Utilizando la ecuación de van der Waals, determine: a) El gasto volumétrico de vapor producido en el generador b) La temperatura del vapor, después de haberle disminuido la presión Respuestas: a) V TOTAL =1160.85L, b) T = 574.44 k 21. Utilizando la ecuación de factor de compresibilidad, determinar: a) El gasto volumétrico que se alimenta a un compresor isotérmico que maneja 60kg/min de bióxido de carbono (CO2) a una temperatura de 31.2°C y 291.73 atm b) La presión de salida del compresor si el flujo volumétrico es de 60.62 L/min. Datos: Pc= 72.93 atm, Tc= 304.2°K, PA: C-12, O-16 Respuestas: a) V =61.79L; b) P=381.5 atm

PROBLEMAS DE PRESIÓN DE VAPOR 1. Las presiones de vapor del cloroformo (CHCl 3) y del etanol (C 2H5OH) están representadas por las siguientes ecuaciones respectivamente: lnPv = (-3591.436/T) + 17.357 y lnPv = (-4466.064/T) + 19.86 donde la presión está en mmHg y la temperatura en K. Calcular: a.- El calor latente de vaporización por gramo de etanol, b.- El calor requerido para evaporar 820 kg de cloroformo, c.- La temperatura normal de ebullición del etanol. Respuestas: (a).- ΔHvC2H5OH = 192.91 cal/g , (b).- Q = 48968 Kcal y (c).- T = 337.67 K 2. Se tienen dos líquidos C y D cuyas presiones de vapor son las siguientes: T°C T°C P mmHg C D -36.7 -13.3 7 15 -11.5 -2.3 40 7.6 19 100 26.1  34.9 400 60 63.5 760 78.4 80.1  Calcular: a.- Los valores de A y B en la ecuación de presión de vapor. b.- La temperatura a la cual ambos líquidos ejercen la misma presión de vapor. c.- El valor del calor latente de vaporización en cal/g respectivamente. PMC = 78 g/mol PMD =46 g/mol Respuestas: (a).- (Para el líquido C) A = 3524.4 y B = 16.38 (Para el líquido D)  A = 4761.53 y B = 20.06 (b).- T = 336.2 K y (c).-  ΔHC = 89.78 cal/g y ΔH D = 205.68 cal/g 3. Las presiones de vapor del cloroformo y del metanol puros están dadas por las siguientes ecuaciones: Donde P (mmHg) y T en (°K) LnP°cloroformo = - 3591.43/T + 17.36 LnP° metanol = - 4466.06/T + 19.86 El cloroformo se transporta en el autotanque T-1 y el metanol en el autotanque T-2; ambos autotanques tienen calibradas sus válvulas de seguridad a 2 atm. a.- ¿A qué temperatura se abren cada una de las válvulas de seguridad de dichos tanques? b.- Suponiendo que ambos autotanques se calientan paulatinamente, ¿cuál de los dos abrirá primero su válvula de seguridad? Respuestas: (a).- T cloroformo = 357.96 K y T metanol = 356.43K (b).- El tanque de metanol.

4. Los siguientes datos se refieren al comportamiento de la presión de vapor del etanol (C2H5OH) con respecto a la temperatura. P (mmHg) 10 20 30 40 50 60 T (°C) 23.6 43 78.7 135.2 223.1 352.6 Con base en esta información calcule: a.- El calor latente de vaporización promedio en cal/gr. b.- El punto normal de ebullición. c.- El valor de A para la ecuación de la recta. Respuestas: (a).-  ΔHv = 54.366 cal/g , (b).- -238.74 K y (c).- A = 1258.6 5. La presión de vapor del benceno (C 6H6) se representa por la siguiente ecuación: logP = - 1686.8/T + 7.654 y la del cloroformo por la ecuación logP = - 1149/T + 7.841 En las ecuaciones anteriores la presión está en mmHg y T en °K. a.- Determinar la temperatura a la que se debe encontrar el cloroformo para que su presión de vapor sea igual a la del benceno a 0°C y determine el valor de esa presión. b.- Calcule el calor latente de vaporización para cada líquido y de acuerdo con sus resultados indique cual es el más volátil y por qué. Respuestas: (a).- T = 180.49 K y P = 29.87 mmHg (b).- ΔHvbenceno = 7718.89 cal/mol , ΔHv cloroformo = 5257.90 cal/mol y el cloroformo es el más volátil porque requiere menos energía para vaporizar. 6. A partir de los siguientes datos experimentales de presión de vapor y temperatura para el etanol (C 2H5OH) y benceno (C 6H6). T°C 10 20 30 40 50 60 0 Pv (mmHg) C2H5OH 12.2 23.6 43.9 78.8 135.3 222.2 352.7 Pv (mmHg) C6H6 26.5 45.4 74.7 118.2 181.1 169.0 388.6 a.- Demuestre por medio del valor de ΔHv de cada sustancia, cuál es el líquido más volátil explicando el por qué de su aseveración. b.- Determine el valor de las constantes de la ecuación logP (atm) = - A/T + B Respuestas: (a).-  ΔHvetanol  = 10116.99 cal/mol ,  ΔHvbenceno = 8069.06 cal/mol , El benceno es la sustancia más volátil porque requiere de menos energía para vaporizar. (b).- (Para el etanol) A = 2210.85 y B = 6.3055 (Para benceno) A = 1763.32 y B = 5.004 7. Los siguientes datos experimentales, proporcionan el comportamiento de la presión de vapor de un líquido con respecto a la temperatura. Pv mmHg 10 20 40 60 100 400 T (°C) 6.4 18.4 31.8 40.3 51.9 89.5

Determine: a.- El calor latente de vaporización. b.- El punto normal de ebullición. c.- La presión de vapor del líquido a la temperatura de 10°C. d.- Los valores de A y B para la ecuación LnP = (-A/T) + B donde la presión debe estar en atm. Respuestas: (a).- ΔHv = 9009.8 cal/mol , (b).- T = 382.2 K , (c).- Pv = 12.32 mmHg y (d).- A = 4534.37 y B = 18.5 8. Se cuenta con los siguientes datos de presión de vapor y temperatura para el amoniaco (NH3): Pv (mmHg) 160 200 400 760 1520 T (°C) - 68.4 - 57 - 45.4 - 33.6 - 18.7 Determine: a.- Los valores A y B de la ecuación que describe el comportamiento del amoniaco. b.- El calor de vaporización del amoniaco J/mol y cal/g. c.- El punto de ebullición del amoniaco en °C en la Cd. de México. d.- Las atmósferas que ejerce el amoniaco a 20°C. e.- Las Kcal necesarias para vaporizar 2 kg de NH3. Respuestas: (a).- A = 2460.39 y B = 16.90 , (b).-  ΔHv = 20455.68 J/mol = 287.57 cal/g, (c).- T = 233.69 K , (d).- P = 6.484 atm y (e).-  ΔHTOT = 575140 cal 9. Se requiere que el benceno (C 6H6) hierva a 30°C para efectuar una destilación al vacío a partir de los presentes datos. a.- Escriba la ecuación que relaciona la presión de vapor en la temperatura absoluta. b.- Determinar el calor latente en vaporización molar y calcule el calor necesario para evaporar 100 kg de C 6H6 en su punto de ebullición. c.- ¿Cuál es la presión a la que debe trabajar el sistema de destilación? Respuestas: (a).- lnPv (mmHg)= -

451 

+ 20.08

, (b).-  ΔHv = 9440.17  cal/ mol

Q = 12102.78 Kcal y (c).- P = 81.46 mmHg 10. La entalpía de vaporización media del agua en el intervalo de temperaturas entre 90°C y 100°C es de 542 cal/g; si la presión de vapor en su punto normal de ebullición es de 76 cm de Hg, calcular: a.- La presión de vapor del agua a 90°C. b.- Los valores de A y B de la ecuación LogP (mmHg) = -A/T + B Respuestas: (a).- P°v = 528.87 mmHg y (b).- A = 2131.96 y B = 8.5957

11. Los siguientes datos corresponden al amoniaco (NH 3) líquido el cual es empleado como refrigerante. T (°C) - 45.4 - 33.6 - 18.7 4.7 25.7 P (mmHg) 400 760 1520 3800 7600 Determinar: a.- El calor latente de vaporización. b.- La cantidad de calor que absorbe el amoniaco en su punto de ebullición por cada kg que circula en el refrigerador. Respuestas: (a).- ΔHv = 5612.8 cal/mol y (b).- Q = 330164.7 cal 12. Experimentalmente se obtuvieron algunos datos de presión de vapor del agua correspondientes a ciertas temperaturas, las cuales se proporcionan en la tabla anexa. Pv mmHg Pv1 Pv2  460 T °C 40 100 0 Si la ecuación de Antoine que relaciona la presión de vapor con la temperatura es: Log Pv(mmHg) = - 2250/T + 8.91 Calcular: a.- La cantidad de calor necesaria para lograr que 3250 g de agua líquida en su punto de ebullición, pasen a la fase de vapor. b.- Si para el etanol (C 2H5OH), se tienen los siguientes datos ΔHv = 10000 cal/mol Pv = 760 mmHg; y T = 78°C ¿A qué temperatura el agua y el etanol ejercerán la misma presión de vapor? Respuestas: (a).- Q = 1859000 cal y (b).- T = - 340.63 K 13. Los datos experimentales obtenidos en un laboratorio, para el CHCl 3, en el que se capturaron presión de vapor contra temperatura, fueron los siguientes: T °C 20 40 60 80  100 Pv (mmHg) 91 215.8 450.8 843  1463 Calcular para dicha sustancia: a.- La temperatura normal de ebullición. b.- Las constantes para la expresión log P(atm) = - A/T + B. c.- La masa en gramos del combustible [(CH 4), sustancia que proporciona el calor], requerida para el cambio de fase de 22 kg de CHCl 3. Teóricamente se establece que por cada mol de CH 4 que se combustione se producen 212.8 kcal de calor. Respuestas: (a).- T = 349.619 K , (b).- A = - 1638.9073 y B = 4.6877 y (c).- mCH4 = 103.81 g

14. A partir de la siguiente información para el amoniaco (NH 3) T°C - 68.4 - 57.0 - 45.4 PmmHg 160 200 400

- 33.6 760

- 18.7 1520

Determine: a.- ¿Qué presión debe tener un sistema si se requiere que el NH 3 hierva a – 25°C? b.- La cantidad de NH 3 líquido en su punto de ebullición que puede evaporarse por cada 1 x 10 6 cal suministradas al proceso. Respuestas: (a).- P = 1075.896 mmHg y (b).- n = 209.728 mol 15. Los siguientes datos fueron obtenidos en forma experimental: Presión mmHg 190 480 300 Eter etílico T°C 20 0 10  Alcohol etílico T°C 40 60 50

700 30 70

910 36.6 78.4

 A partir de esta información: a.- Calcular el calor de vaporización de ambos líquidos (ΔHv). b.- La presión de vapor a la temperatura de 36.6 °C y 78.4 °C para el éter etílico y el alcohol etílico respectivamente. Respuestas: (a).-  ΔHveter  = 7144.6 cal/mol y ΔHv alcohol = 9272.8 cal/mol (b).- Peter  = 901.428 mmHg y P alcohol = 969 mmHg

y

16. Las presiones de vapor para el n-butano (C 4H10 ) se proporcionan en la siguiente tabla. Si

el calor latente de vaporización se considera constante. a) ¿Cuántos kJ de calor se requerirán para evaporar 200Kg del n-butano) b) Determinar la ecuación de la recta que relaciona la presión de vapor con su temperatura c) ¿Cuál será la temperatura a la que el tanque en que se almacena abrirá su válvula de seguridad, si ésta está calibrada a 8atm? PA: H-1, C-12 Pi  (mm Hg) n-butano

760 -0.5°C

1520 18.8°C

3800 50°C

Respuestas: a) ∆HTOTAL = 79241000 J = (18939053.5Cal); b) ln  Pi =

(mm Hg) ; c) T= 342.32 K = (69.32°C)

7600 79.5°C −64 T

 + 16.787

PROBLEMAS DE SOLUCIONES 1. Se prepara una disolución disolviendo 115 Kg de NaOH en suficiente agua hasta obtener un volumen de 2800L. Una segunda disolución es de concentración desconocida y densidad 1.15 Kg/L. La primera disolución se mezcla con 4m 3  de la segunda y se obtiene una tercera disolución de concentración 3 normal. a.- Calcular la concentración de la segunda disolución expresada en molaridad, normalidad y % masa. b.- Si la disolución resultante tiene una densidad de 1.11g/mL y se agregan 1000L de agua cuya densidad es de 1.00 Kg/L ¿cuál será la normalidad de esta nueva disolución. Respuestas: (a).- N = 4.38 , M = 4.38 , %m NaOH = 15.23 % y %m H2O = 84.76% (b).- N = 2.615 2. Se tienen 4L de una disolución acuosa de H 2SO4  al 35% masa y densidad de 1.25 g/mL. Con una parte de esta disolución se preparan 5L de disolución 0.8 molar y con el volumen restante se prepara una disolución 3 normal. Calcular: a.- La cantidad de disolución al 35% masa y de agua que deben mezclarse para obtener la disolución 0.8 molar, b.- La cantidad de disolución 3 normal que se prepara con el volumen restante, c.- La concentración de la disolución que se obtendría si se mezclan las disoluciones 0.8 molar y 3 normal. Respuestas: (a).- m H2O = 4104 mL y V H2SO4 = 896 mL (b).- V = 9.238 L y (c).- C 3 = 1.254 M 3. De 20 L de una disolución de H 2SO4 4.5 molar y densidad 1.89g/mL se toman 9.2L para preparar una disolución 0.52 molar con densidad de 1.25 g/mL. a.- Si accidentalmente se derraman 7.8L de la disolución inicial ¿qué cantidad de disolución al 25% masa y densidad 1.22 g/mL se pueden preparar con el volumen restante? b.- ¿Qué cantidad de agua se agregó para preparar la disolución 0.52 molar? Respuestas: (a).- m Tsolución = 5292 g ó V = 4.337 L (b).- VH2O = 70.415 L 4. Se desea preparar una solución de ácido nítrico (HNO 3) en agua, mezclando las siguientes sustancias: a) 250L de agua, con densidad de 1 g/mL. b) 200L de disolución de HNO 3 de concentración 2.7 normal y densidad de 1.13 g/mL. c) 500L de disolución al 35% masa y densidad de 1.21 g/mL.

Determine la concentración de la disolución resultante, expresándola en molaridad (mol/L), normalidad (eq/L), % masa y fracción molar. Respuestas: M = N = 4.1 , %m HNO3 = 22.73% , m% H2O = 77.27% , XHNO3 = 0.077 y XH2O = 0.0923 5. En un recipiente están contenidos 83 litros de una disolución de ácido fosfórico (H3PO4) con una concentración del 44.5% peso al que le corresponde una densidad 1.48 g/mL; de ésta disolución se preparan las siguientes soluciones: 98L de una solución molar y 20L de una solución 4.5 normal: determine: a.- La cantidad en mL de H 3PO4 del 44.5% que deben medirse para preparar cada una de las soluciones mencionadas. b.- La molalidad (m) y % mol de la solución inicial de H 3PO4. c.- Si se mezclan las dos soluciones preparadas ¿Cuál será la molaridad (M) resultante? Respuestas: (a).- V H3PO4 = 36456.2 mL , (b).- m H3PO4 = 8.18m , %n H3PO4 = 12.83% y %nH2O = 87.17% (c).- M = 2.33M 6. A 50 litros de solución de H 2SO4 0.25N cuya ρ = 1.12 g/mL se le agregan 22 litros de H2O y 4 litros de H 2SO4 concentrado (98% peso y ρ = 1.8 g/mL), calcular para la solución final: a.- La molaridad (M) y molalidad (m). b.- El % peso de la solución final. c.- Los gramos de H 2SO4 puro contenido en la solución final. Respuestas: (a).- M = 1.0296 M y m = 1.00926 m (b).- %wsoluto = 9% y %wH2O = 91% (c).- wH2SO4 = 7668.5 g 7. Se tienen tres tanques con soluciones de ácido fosfórico (H 3PO4) y otro conteniendo agua pura, como se indica a continuación: Tanque 1: 250L de solución de ácido fosfórico con una molalidad de 2.55 y densidad de 1.109 g/mL. Tanque 2: 400L de una solución de H 3PO4 con un porcentaje en masa del 35% y d = 1.21 g/mL. Tanque 3: 500L de solución H 3PO4 3.36N. Tanque 4: 800L de agua. Determinar la molaridad y normalidad de la solución que resulta de la mezcla de los cuatro tanques. Respuesta: M = 1.46 y N = 4.4269

8. En un tanque de almacenamiento se tienen 800 litros de una solución de ácido fosfórico (H 3PO4) con una composición del 45% peso y una densidad de 1.48 g/mL. A partir de esta solución se desean preparar dos soluciones de acuerdo a lo siguiente: i) 1000 litros de solución 2.5 Molar. ii) 200 litros de solución 5 Normal. a.- Determine el volumen que debe mezclarse de ácido fosfórico del 45% peso, con agua para preparar cada una de las soluciones requeridas. b.- Exprese la composición del ácido fosfórico del tanque de almacenamiento en molalidad y en % mol. c.- Calcule la concentración que se obtiene al mezclar las soluciones preparadas en (i) y (ii) y exprésela en M y N. Respuestas: (a).- V i = 367.86 L y V ii = 49.06 L , (b).- m = 8.348 mol/Kg , %n A = 13.065% y %nB = 86.934% y (c).- M = 2.361 mol/L y N = 7.083 g-eq/L 9. Se desea llenar al 80% de su capacidad un tanque cilíndrico cuyo diámetro es de 1 m y tiene una altura de 5 m, con una solución 12 N de H 3PO4, para ello se cuenta con 4,000 L de solución contenidos en un primer tanque los cuales tienen una concentración del 40% peso de H 3PO4, la densidad de esta solución es de 1.11 Kg/L; en un segundo tanque se tienen 2500 L de solución 12% peso de H 3PO4 y densidad de 1.09 Kg/L. Determinar: a.- Los volúmenes de cada solución que deben mezclarse para obtener la solución deseada. b.- Si se mezclarán los sobrantes de ambos tanques resultaría una solución de qué molaridad. c.- Si se mezclara al inicio la totalidad del tanque 1 y 2 se formaría una solución de cuantos eq/L. Respuestas: (a).- V 1 = 2621.26 L y V 2  = 520.33 L , (b).- M = 2.643 mol/L y (c).- N = 9.89 g-eq/L 10. Cuál es la cantidad en litros mínima necesaria que se debe disponer de una solución 3.5 m (molal) de H 2SO4  con densidad 1.26 g/mL para preparar: 0.017m 3  de solución 7.2% peso con d = 1.1 g/mL; 18 litros de solución 0.23 N con d = 1.15 g/mL y 11 litros de solución 1.31 M con d = 1.17 g/mL. Respuesta: V solución = 9.202 L 11. Se desean preparar 0.5 m 3  de solución 5.62 M y densidad = 1.18 g/mL de ácido nítrico HNO 3 se cuenta con 2 tanques, el primero contiene 300 L de solución al 40% peso y densidad = 1.25 g/mL de HNO 3 y el segundo contiene 7.06 ft 3 de solución 2.57 N de HNO3. a.- Determine el volumen de cada tanque que se debe agregar para formar la solución deseada.

b.- Si alguno de los dos tanques no es suficiente que se debe hacer y en qué cantidad. c.- Qué cantidad de solución de NaOH al 2.5 M se requiere para neutralizar la solución sobrante de HNO3. Respuestas: (a).- V 1 = 284.515 L y V 2 = 215.48 L , (b).- Una alternativa es preparar 15.48 L de solución 2.57 M y otra es preparar con la solución uno la parte que falta de la solución dos. (c).- VNaOH = 33.21 L 12. En un tanque se mezclan las siguientes soluciones: i) 40 litros de solución de H 3PO4 al 20% peso y densidad de 1.11 g/mL. ii) 120 litros de solución H 3PO4 de concentración 13N y densidad de 1.22 g /mL. iii) 80 litros de solución de H 3PO4, 10.2 m y densidad de 1.33 g/mL. Después de colocar estas tres soluciones en el tanque se adicionan finalmente 100 litros de agua. Determine la concentración de la solución resultante de toda la mezcla, expresándola en M, N, m, % peso y fracción mol. NOTA: Puede considerar la densidad del agua igual a 1 g/mL. Respuestas: M = 3.38 M , N = 10.14 N , m = 4.055 m , %w H3PO4 = 39.74% , %wH2O = 60.26% , X H3PO4 = 0.068 y XH2O = 0.932 13. Se mezclan dos soluciones de NH 4OH, la primera es de 28% peso y una densidad de 0.88 g/cm 3; la segunda es al 50% peso y d = 1.39 g/mL. a.- Si se desea obtener una solución final de concentración 10N ¿Qué volumen de las soluciones básicas disponibles se deben de tomar si se desean preparar 7 litros de soluciones indicadas. b.- Si se requiere neutralizar los 7 litros de solución 10 N de NH 4OH. ¿Qué volumen de HCl con una d = 1.19 g/cm 3 y 37.9% peso se necesitarán para tal neutralización. 14. Se desean preparar 12.36 pie 3 de una solución 2.3 N de CH 3COOH (ácido acético), para lo cual se cuenta con 2 soluciones. La primera se encuentra en un tanque de 78.7 pulgadas de diámetro y 2.5 m de altura lleno al 40% de su capacidad con una solución CH 3COOH 10% peso y densidad de 0.98 g/cm 3. Determine: a.- Los volúmenes de cada tanque que deben mezclarse para formar la solución deseada. b.- La N, M y % mol de la solución del primer tanque. c.- La cantidad de NaOH 2.5 M que se debe agregar para neutralizar la cantidad sobrante del tanque 2. Respuestas: Respuestas: (a).- V 1 = 51.1 L y V 2 = 298.9 L , (b).- N = M = 6.2 , %n soluto = 11.39% y %nH2O = 88.61% y (c).- V NaOH = 374.73 L

15. En un tanque cilíndrico que contiene 1.5 m 3 de solución 0.55 m de H 2SO4, se evapora al 20% peso del solvente; calcular: a.- La molaridad de la primera solución. b.- La normalidad y fracción mol de la solución resultante después de la evaporación. NOTA: Considerar teóricamente que la densidad se mantiene constante con un valor de ρ = 1.11 g/mL para ambas soluciones. Respuestas: (a).- M = 0.579 M y (b).- N = 1.429 N , X H2SO4 = 0.0122 y X H2O = 0.9877 16. Se tiene un tanque con 70 L de una solución de ácido fosfórico (H 3PO4) al 40 % en masa y con una densidad de 1.25 g / mL. En otro tanque se tienen 40 L también de ácido fosfórico al 13 % masa y densidad 1.15 g / mL. Determinar: a) La molaridad, normalidad y molalidad de los 70 litros de la solución de ácido fosfórico (desarrollando paso a paso los cálculos) b) Calcule la molaridad y normalidad de la solución que resulta cuando se mezclan los 7000L con los 3800L más 20000L de agua pura Respuestas: a) M= 5.102 mol A / L AB, N= 15.306g*E A/ L AB, m=6.8026 mol A / KgB; b) M= 1.347 mol / L AB, N= 4.041 g-E A/ L AB

PROBLEMAS DE SOLUCIONES IDEALES 1. Se tiene una mezcla de heptano (C 7H16) y octano (C 8H18) en equilibrio líquido-vapor a una temperatura de 100°C. A esta temperatura las presiones de vapor de los componentes puros son: P°C7H16 = 910 mmHg ; P° C8H18 = 412 mmHg. El vapor en equilibrio a 100°C tiene una composición del 82% en peso respecto al componente más volátil. Para este sistema en equilibrio determine: a.- La presión total del sistema en equilibrio a 100°C. b.- Si la presión total del sistema se reduce un 25% de su valor, ¿cuál será la nueva composición de las fases líquida y vapor en equilibrio a 100°C? Respuestas: (a).- P T = 760.6 mmHg y (b).- X A = 0.318 , X B = 0.682 , Y A = 0.5073 y YB = 0.4927 2. La presión de vapor de una sustancia pura S 1 es de 36.7 mmHg a 30°C ¿Qué cantidad en moles de una sustancia S 2 habrá que disolverse en 100 g de S 1 a esta temperatura para reducir la presión del sistema a 35 mmHg? El peso molecular de S 1 es de 92 g/mol y la presión de vapor de S 2 puro es de 20 mmHg a 30°C. Respuesta: n 2 = 0.1267 mol 3. Una mezcla de benceno (C 6H6) y tolueno (C 7H8) se comporta en forma ideal. Se tiene una mezcla en equilibrio líquido-vapor de estos dos compuestos y se sabe que el vapor en equilibrio tiene una composición del 71.7% en peso del más volátil a 60°C, además se sabe que a ésta temperatura las presiones de vapor de los componentes puros son: 353 mmHg para el tolueno y 625 mmHg para el benceno. Determinar: a.- La composición de la fase líquida en equilibrio con el vapor a 60°C. b.- Si se desea reducir la presión total del sistema en equilibrio a 60°C un 20% de su valor inicial, ¿qué composición deberá tener la fase líquida y la fase vapor en equilibrio para cumplir con la nueva presión? Respuestas: (a).- X A = 0.6278 y XB  = 0.3721 y (b).- Y A = 0.3625 , Y B = 0.637 , X A = 0.2425 y X B = 0.7574 4. a.- Calcular la cantidad en gramos de tolueno (C 7H8) que se deben mezclar con 304 g de benceno (C 6H6) para que la solución a 20°C le corresponda una presión total de 67 mmHg: se sabe que a esa temperatura: P°v C6H6  = 118.2 mmHg y P°v C7H8  = 36.7 mmHg. b.- Calcular la presión de vapor. Respuestas: (a).- m B = 610.43 g y (b).- Y A = 0.6527 y Y B = 0.3473

5. Una mezcla de dos líquidos A y B, se comporta en forma ideal y para cierta solución en equilibrio con su vapor se encuentra que a 60°C el vapor tiene una composición de 72% peso, respecto al componente más volátil, además se sabe que a esta temperatura las presiones de vapor de los componentes puros son P°v  A = 625 mmHg y P°vB = 353 mmHg. a.- Determine la composición de la fase líquida que se encuentra en el equilibrio con el vapor a 60°C. b.- Si la presión total de la mezcla disminuye un 20% de su valor a 60°C, ¿qué composición tendrán el líquido y el vapor en equilibrio? Respuestas: a.- X A = 0.5922 y X B = 0.4078 y (b).- X A = 0.21 , X B = 0.79 , Y A = 0.319 y YB = 0.681 6. Para un proceso de separación es necesario determinar las composiciones en equilibrio de líquido-vapor para una mezcla de bromuro de etilo y n-heptano a 30°C. A esta temperatura la presión de vapor del bromuro de etilo puro es de 567.8 mmHg y la presión de vapor del n-heptano puro es de 58 mmHg. Determine: a.- La composición del vapor en equilibrio con un líquido que contiene 47.23% moles de bromuro de etilo; así como la presión a la que se tiene este equilibrio. b.- El número de moles de bromuro de etilo que deberá mezclarse con 100 moles de heptano puro; para que la presión total del sistema sea 1/3 de la presión total del inciso a.Respuestas: (a).- Y A  = 0.8975 , Y B  = 0.1025 y P T  = 298.77 mmHg y (b).- n = 8.8 moles. 7. Se tiene una mezcla líquida de 32.4 g de alcohol etílico (CH 3CH2OH) y 67.6 g de benceno (C 6H6) la cual se encuentra en equilibrio con su vapor a 80.2 °C. Las presiones de vapor de los componentes puros a esta temperatura son: 762.86 mmHg para el C 6H6 y 819.4 mmHg para el CH 3CH2OH. Calcular: a.- La presión total. b.- La composición del destilado en % masa. Respuestas: (a).- P T = 788.24 mmHg y (b).- %m CH3CH2OH = 34 y %mC6H6 = 66 8. Se tiene una solución en equilibrio a 20°C de benceno y tolueno. Se sabe que la fase vapor en equilibrio, contiene 50% peo del componente menos volátil. A 20°C las presione de vapor de las componentes puros son P° benceno = 75 mmHg y P° tolueno = 22 mmHg. Determine: a.- La composición de fase líquida en equilibrio a 20°C, expresada en % peso. b.- La presión total en el sistema. c.- La composición de la fase vapor y la composición de la fase líquida, que se tiene en el sistema, si la presión se reduce un tercio de su valor a 20°C.

Respuestas: (a).- %m A  = 22.66 y %m B  = 77.34 , (b).- P T = 35.613 mmHg (c).- X A = 0.0328 , X B = 0.967 , Y A = 0.1036 y Y B = 0.8963

y

9. En un sistema de 25 litros de capacidad están contenidos 61.5 g de una mezcla gaseosa a 215 °C con la siguiente composición en %m: 25 de CH 4, 15 de CO 2, 20 de O2, 30 de N2 y 10 de CO, calcular: a.- El peso molecular medio del gas. b.- Si la presión del sistema aumenta 1/3 al introducir C 2H6 ¿qué cantidad de etano C2H6 se introdujo? (considere que V y T se mantuvieron constantes). c.- La nueva mezcla gaseosa referida en el inciso anterior experimenta un cambio con apego a la ley de Boyle, duplicando su volumen ¿cuáles son los nuevos valores de P, V y T? d.- Si posteriormente el sistema se enfría disminuyendo su temperatura a 60°C con base en la ley de Charles, calcule las presiones parciales en dicha condición en atm. e.- ¿Qué cantidad de gas se debe retirar del sistema para reducir la presión total a la mitad, de las condiciones de (c), considere que V y T se mantienen constantes. f.- La densidad de la mezcla gaseosa final. Respuestas: (a).- PM = 25.24 g/mol, (b).- m = 24.363 g , (c).- P = 1976 mmHg , V = 50 L y T = 215°C , (d).- P CH4 = 0.754 atm , P CO2 = 0.1664 atm , P O2 = 0.3081 atm , PN2 = 0.5265 atm , P CO  = 0.1755 y P C2H6  = 0.65 atm , (e).- m = 0.0427 kg y (f).- ρ = 0.8546 g/ L. 10. Una mezcla gaseosa cuyo peso es de 30 kg a una temperatura de 149 °C y presión de 795 mmHg contiene la siguiente composición en % mol: 10 de H 2, 35 de metano (CH4) y 35 de propano (C 3H8) y 20 de N 2; el mencionado gas se pasa por un equipo en donde es separado el 42% en peso del propano y 45% en mol del metano, saliendo gases remanentes a una temperatura de 17°C y 2.1 atm de presión, calcular: a.- La densidad de la mezcla gaseosa inicial. b.- La cantidad de cada hidrocarburo separada. c.- El peso molecular medio de la mezcla gaseosa final. d.- La composición en % peso de la mezcla final. Respuestas: (a).- ρ = 0.81 g/L , (b).- mCH4 = 2.82 kg y m C3H8 = 7.24 kg , (c).- PM = 25.6 g/mol y (d).- %m H2 = 1.1228 , %m CH4 = 17.292 , %m C3H8 = 50.146 y %m N2 = 31.44 11.  A 50°C y 1.5 atm se prepara una solución ideal mediante la mezcla de dos líquidos puros A y B, se sabe que en equilibrio la composición en la fase líquida es de X  A  = 0.7; por otra parte se conoce que la presión de vapor del líquido puro A es el doble de la del otro líquido, calcular presiones parciales de ambos líquidos. Respuestas: P A = 938.82 mmHg y P B = 201.2 mmHg

PROBLEMAS DE DESTILACIÓN 1.  A una columna de destilación se alimentan 685 moles de una mezcla de benceno (C6H6) y tolueno (C 7H8) teniendo una composición del 25.5% en peso con respecto al componente menos volátil. La separación se efectúa a 80°C y se determina que el vapor obtenido a ésta temperatura tiene una composición del 69.5% en peso con respecto al componente más volátil. Las presiones d vapor de los líquidos puros a 80°C para el benceno y tolueno son 760 y 300 mmHg respectivamente. Calcule para el sistema en equilibrio la presión total del sistema. Respuesta: P T = 540.36 mmHg 2.  A una columna de destilación se alimentan 1500 moles de una mezcla de benceno (C6H6) y tolueno (C 7H8) teniendo una composición del 34.5% en peso con respecto al componente menos volátil. Cuando se efectúa una separación de esta mezcla a 80°C se determina que el vapor obtenido tiene una composición del 78% en peso con respecto al componente más volátil. Se sabe que a 80°C las presiones de vapor para el benceno y tolueno son 760 mmHg y 300 mmHg respectivamente. a.- Determine la presión total del sistema de destilación a 80°C y exprésela en lb/pulg 2. b.- Determine las moles de tolueno y benceno presentes en el residuo (fase líquida). c.- Calcule los kilogramos de benceno y tolueno en el destilado (fase vapor). Respuestas: (a).- P = 586.412 mmHg , (b).- n benceno = 449.91 moles y n tolueno = 107.60 moles y (c).- m benceno = 35.093 Kg y m tolueno = 9.894 Kg 3. En una torre de destilación se alimentan 45 kg de una mezcla de benceno (C 6H6) y tolueno (C7H8) teniendo una composición de 72% mol con respecto al componente más volátil. Al realizarse la separación se determina que el vapor separado tiene una composición del 12% mol con respecto al componente menos volátil. Las presiones de vapor de los componentes puros a la temperatura de separación son: P°v C6H6  = 118 mmHg y P°vC7H8 = 37 mmHg. a.- Determine la presión total del sistema de destilación. b.- Calcule las moles de benceno y tolueno en el destilado. c.- Calcule los kg de benceno y tolueno en el residuo. Respuestas: (a).- P T = 92.89 mmHg , (b).- n benceno = 76.32 mol y n tolueno = 10.40 mol y (c).- mbenceno = 24.895 kg y m tolueno = 13.20 kg 4. Se alimentan a una torre de destilación 250 mol/h de una mezcla de benceno (C 6H6) y tolueno (C7H8) el contenido de la sustancia menos volátil es del 34.5 % peso, cuando se efectúa la destilación a 85°C, el contenido en el destilado del componente más volátil es del 75% mol.  A esas condiciones las P°V C6H6 = 877 mmHg y P°v C7H8 = 345 mmHg. Determine:

a.- La presión total. b.- La cantidad en kg del destilado y residuo. c.- La masa del benceno en las 3 líneas. d.- Las moles de tolueno en las 3 líneas. Respuestas: (a).- P T  = 633.31 mmHg , (b).- R = 5.935 kg y V = 14.642 kg y (c).- m AO  = 13479 g , m VA  = 10510 g y m RA = 2970 g y (d).- mBO = 77.424 mol , mVB = 44.91 mol y m RB = 32.28 mol 5. Las presiones de vapor del alcohol etílico (C 2H5OH) y del alcohol metílico (CH 3OH) a 60°C son respectivamente: 350 mmHg y 620 mmHg. 500 moles de mezcla de estos líquidos con una composición de 20% mol con respecto al menos volátil, se somete a una destilación a 60°C. Una vez efectuada la separación se determina que el destilado (vapor) tiene una composición del 85% mol con respecto al componente más volátil. Calcular: a.- La composición de la fase líquida en equilibrio con el vapor a 60°C. b.- La presión total del sistema a 60°C. Respuestas: X A = 0.76 y X B = 0.24 y (b).- P T = 555.2 mmHg 6. En una torre de destilación se alimentan 42.92 kg de una mezcla de benceno (C 6H6) y p-xileno (C6H4(CH3)2) donde el 28% mol de la mezcla es de la sustancia menos volátil y en el destilado se obtiene el 25% mol del p-xileno. Determine: a.- La presión total de la torre. b.- Los moles totales en el destilado y residuo. c.- Los moles de cada componente en la alimentación, destilado y residuo. d.- La masa en gramos de las 3 líneas. Considera que P°v C6H6 = 1340 mmHg y P°v C6H4(CH3)2 = 210 mmHg. Respuestas: (a).- P T = 571.6 mmHg , (b).- R = 34.88 mol y D = 465.12 mol , (c).- FXAO  = 360 mol , FXBO  = 140 mol , R XA  = 11.16 mol , R XB  = 23.72 mol , DYA = 348.84 mol y DYB  = 116.28 mol y (d).- F = 42.92 kg , R = 3.3848 kg y D = 39.53 kg 7. Se tiene la siguiente información de una torre de destilación en equilibrio que trabaja a 90°C. En la corriente de destilado hay 1600 kg con una composición en % peso del 59% del componente A y la corriente del residuo contiene 1000 kg. Además se sabe que Pv A = 3300 mmHg y Pv B = 405 mmHg. PM A = 78 g/mol PMB = 92 g/mol a.- Calcule la composición de la fase líquida en equilibrio en % peso. b.- Determine la P T del sistema en equilibrio. c.- Determine la composición de la alimentación (F) en % mol. Respuestas: (a).- %m A  = 15.04% y %m B  = 84.96% , (b).- P T = 905.256 mmHg y (c).- %n A = 46.2% y %n B = 53.8%

8. Una alimentación contiene un 25% mol de B. Se observó que el vapor contendrá 95% mol del componente más volátil. Si entra a la columna una alimentación de 100 mol/hr, determine las cantidades de destilado y residuo en moles, así como la P T  y las cantidades de A y B en las líneas (en mol). PM A = 80 y PMB = 92. P°v A = 1100 mmHg P°vB = 90 mmHg. Respuestas: V = 18296.53 mol , L = 11162.20 mol , P T = 496.7 mmHg , nVA  = 5948.71moles , n VB  = 12347.82 moles , n LA  = 1923.07 moles y n LB  = 9239.12 moles. 9. Las presiones de vapor del alcohol etílico (C 2H5OH) y del alcohol metílico (CH 3OH) a 60°C son respectivamente: 352 mmHg y 625 mmHg. Una mezcla de 400 moles de estos dos componentes se somete a destilación, teniendo una composición inicial de 20% mol con respecto al componente menos volátil. Una vez efectuada la separación a 60°C se determina que el vapor tiene una composición del 85% mol con respecto al componente más volátil. Calcular: a.- La composición de la fase líquida a 60°C. b.- Los gramos de alcohol metílico presentes en la fase vapor. c.- Los gramos de alcohol etílico presentes en la fase líquida. Respuestas: X A = 0.746 y X B = 0.2533 , (b).- m AV = 5649.168 g y (c).- m BL = 2240.2 g 10. Se alimentan a un equipo de destilación 350 kg de una mezcla que contiene 55% masa de benceno (C 6H6) y el resto de cloroformo (CHCl 3), obteniéndose el equilibrio a una temperatura a la cual se sabe que las presiones de vapor de los componentes puros son: P° benceno  = 985.2 mmHg y P° clorofomo  = 495.7 mmHg. Se determina que la composición del vapor en equilibrio es del 36% en peso del componente menos volátil. Determine: a.- La presión total en la columna de destilación en equilibrio. b.- Los kg de benceno y tolueno en el destilado (vapor). c.- El número de moles de benceno y tolueno en el residuo (líquido). Respuestas: (a).- P T  = 777.8 mmHg , (b).- m C6H6  = 105.89 kg y m CHCl3 = 60 kg y (c).- nC6H6 = 1110.10 mol y n CHCl3 = 816.156 mol 11.  A un destilador se alimenta una disolución de heptano (C7H16) y octano (C8H18) la cual contiene 1500 mol de heptano, cantidad que representa el 51% masa de la disolución. El destilador opera a 98°C y a esa temperatura las presiones de vapor son 915 mmHg y 417 mmHg, respectivamente. La composición del destilado es del 38% masa de octano. Calcular: a.- La composición, en mol, en las tres corrientes.