ejercicios practicos

EJERCICIOS PRÁCTICOS
TECNOLOGÍA AMBIENTAL
PROFESORES:
Natalia Villota Salazar
Luis M. Camarero Estela
M. Arritokieta Ortuzar Iragorri
PROBLEMA Nº 1
9 ppm de CO → mg/m3 (1 atm, 25ºC)
9 ppm CO = 9 L CO/106 L aire = 0,009 L CO/m3 aire
P V=n R T
1 atm 0,009 L = n 0,082 atm L K-1 mol-1 298 K
n = 0,000368 moles CO = 10,3 mg → 10,3 mg/m3
PROBLEMA Nº 2
400 µg/m3 SO2 (1 atm, 25ºC) → ppm
400 µg/m3 SO2 = 400000 µg/106 L
400000 µg SO2 = 0.4 g SO2 = 0.00625 moles SO2
PV=nRT
1 atm V = 0.00625 moles 0.082 atm L K-1 mol-1 298 K
V = 0.153 L SO2
0.153 L SO2 /106 L = 0.153 ppm
PROBLEMA Nº 3
Calcular el volumen molar que ocupa un gas:
a)
En condiciones normales
b)
En condiciones estándar
c)
T=1000ºC y P=1 atm
a)
PV=nRT
1 atm V = 1 mol 0,082
atm L
273 K
mol K
V=22,4 L
b)
1 atm V = 1 mol 0,082
atm L
298 K
mol K
V=22,5 L
c)
1 atm V = 1 mol 0,082
V=104,5 L
atm L
1273 K
mol K
PROBLEMA Nº 4
El monitor de una estación de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria
promedio para el SO2 de 480 µg/m3 a 30ºC y 1 atm. ¿Cuál será la concentración de SO2 en ppm? Dato:
Pesos atómicos S=32, O=16
PV=nRT
1 atm V =
480 µg
atm L
gr
0
,
082
303 K
gr 10 6 µg
mol K
64
mol
V = 1,86 10 −4 L SO 2
1,86 x 10 −4 L 1000 mL
V=
= 0,186 mL
L
SO 2 ppm =
0,186 mL SO 2
m 3 aire
= 0,186 ppm
PROBLEMA Nº 5
Se observa que la concentración diaria promedio para el NO en una estación es de 40 µg/m3 a 25ºC y 750
mm de presión. ¿Cuál será la concentración de NO en ppm? Dato: Pesos atómicos N=14, O=16
PV=nRT
750 mmHg
1 atm
40 µg
atm L
gr
V=
0
,
082
298 K
gr 10 6 µg
760 mmHg
mol K
30
mol
V = 3,30 10 −5 L NO
3,30 10 −5 L 1000 mL
V=
= 0,033 mL NO
L
NO ppm =
0,033 mL NO
3
m aire
= 0,033 ppm
PROBLEMA Nº 6
El gas emitido por la chimenea de una central térmica contiene, a 460ºC, diferentes concentraciones de
SO2 según el carbón utilizado:
a)
2.000 ppm
Si la emisión de gas es de 25.000 m3/min. ¿Cuál será la emisión de SO2 expresada en gr/s en cada uno de
los casos? Dato: La presión de los gases a la salida de la chimenea es de 1,05 atm.
mL SO 2
L SO 2
m 3 gas min
2.000 3
25.000
min 60 sg
m gas 1.000 mL SO 2
= 833,33
L SO 2
sg
PV=nRT
1,05 atm 833,33 L =
m = 931,68 gr SO 2
atm L
m
0,082
733 K
gr
mol K
64
mol
→
Emisión SO 2 = 931,68
gr
sg
El gas emitido por la chimenea de una central térmica contiene, a 460ºC, diferentes concentraciones de
SO2 según el carbón utilizado:
b) 1.200 ppm
Si la emisión de gas es de 25.000 m3/min. ¿Cuál será la emisión de SO2 expresada en gr/s en cada uno de
los casos? Dato: La presión de los gases a la salida de la chimenea es de 1,05 atm.
mL SO 2
L SO 2
m 3 gas min
1.2000 3
25.000
min 60 sg
m gas 1.000 mL SO 2
L SO 2
= 500
sg
PV=nRT
1,05 atm 500 L =
atm L
m
0,082
733 K
gr
mol K
64
mol
m = 559,5 gr SO 2 →
Emisión SO 2 = 559,5
gr
sg
PROBLEMA Nº 7
La concentración de CO en el humo de un cigarro alcanza niveles de 450 ppm.
a)
Determinar el porcentaje en volumen
mL CO
Porcentaje en volumen = 450 3
m aire
b)
m3 CO
= 0,045%
106 mL CO
La concentración en mg/m3 a 20ºC y 1,1 atm
PV=nRT
1,1 atm 450 mL CO
L CO
atm L
m
=
0,082
293 K
1000 mL CO 28
mol K
m = 0,576 gr CO
CO
1000 mg CO
mg
=
0
,
576
gr
CO
gr CO
m3
1
= 576 ppm
m 3 aire
PROBLEMA Nº 8
El gas del tubo de escape de un camión contiene un 2,2% en volumen de CO.
¿Cuál será la concentración de CO en mg/m3 a 20ºC y 1,02 atm?
2,2 m 3 CO
2,2 % Volumen CO =
100 m 3 aire
1000 L CO
m 3 CO
= 22
L CO
m 3 aire
PV=nRT
1,02 atm 22 L CO =
m
gr CO
28
mol CO
0,082
atm L
mol K
293 K
m = 2615,17 gr CO
CO ppm = 2615,17 gr CO
1000 mg CO
gr CO
1
m aire
3
= 2,61 10 4 ppm
PROBLEMA Nº 9
Un garaje particular de una casa unifamiliar tiene las siguientes dimensiones: 4 x 4 x 3 altura. El dueño de
la casa introduce el coche y tras cerrar la puerta de golpe se queda en el interior del coche escuchando
música con el motor en marcha. Sabiendo que el valor de la concentración inmediatamente peligrosa para
la vida o la salud (IPVS) para el monóxido de carbono es de 1.500 ppm de CO.
Calcular cuánto tiempo se tardara en alcanzar dicho valor en el garaje teniendo en cuenta que la emisión
de gases por el tubo de escape al ralentí, es de 2,4 Nm3/h y que la concentración de monóxido de carbono
en los gases de escape es de 8,7 gr CO/Nm3.
V=4 x 4 x 3=48 m3 aire
GARAGE:
Limite CO = 1500 ppm = 1500
m 3 GASES
Q GASES = 2,4
h
gr CO
CO = 8,7 3
m GASES
P=1 atm y T=273K
TUBO DE ESCAPE:
1500
mL CO
m 3 AIRE
mL CO
48 m 3 AIRE = 72000 mL CO = 72 L CO
3
m AIRE
PV=nRT
1 atm 72 L =
m
0,082 273K
gr
28
mol
m=90,09 gr CO
m 3 GASES
gr CO
gr CO
2,4
8,7 3
= 20,88
h
h
m GASES
90,09 gr CO
h
= 4,3 h
20,88 gr CO
PROBLEMA Nº 10
Un laboratorio que tiene las siguientes dimensiones 10 m de largo por 5 m de ancho y 3 m de altura, tiene
en su interior 7 botellas de nitrógeno de 25 L de capacidad a una presión de 200 atm. Debido a una fuga
en el sistema de interconexión de las botellas, éstas se vacían completamente.
Calcular el % de O2 en el ambiente del laboratorio tras la fuga y verificar si dicho valor supone riesgo para
la salud, sabiendo que el Valor Límite Umbral para el O2 es del 18% en volumen.
Considerar que el laboratorio se encuentra a una presión de 1 atm y a 25ºC de temperatura.
O2 LABORATORIO:
LABORATORIO = 10 x 5 x 3 = 150 m 3 AIRE
 21% O 2

AIRE 
 79% N
2

21 m 3 O 2
150 m AIRE
= 31,5 x 10 3 L O 2
3
100 m AIRE
3
PV=nRT
1 atm 31,5 x 10 3 L = n 0,082
atm L
298K
mol K
→
n=1.289 moles O2
N2 LABORATORIO:
79 m 3 N 2
150 m AIRE
= 118,5 x 10 3 L N 2
3
100 m AIRE
3
PV=nRT
1 atm 118,5 x 10 3 L = n 0,082
atm L
298K
mol K
→
n=4.849 moles N2
N2 FUGA:
BOTELLAS N 2 = 7 x 25 L = 175 L N 2
PV=nRT
200 atm 175 L = n 0,082
O2 % =
atm L
298K
mol K
→
n=1.432 moles N2
moles O 2
1.289 moles O 2
=
x 100 = 17,02% O 2 < 18% → PELIGRO
moles totales 1.289 + 4.849 + 1.432
PROBLEMA Nº 11
Por la chimenea de una fábrica de abonos nitrogenados, sale un caudal de gas de 930 Nm3/h. Dicha
instalación utiliza como combustible 20.000 Nm3/día de un gas natural cuya densidad es de 0,75 gr/L
medida en condiciones normales.
Si el factor de emisión para los óxidos de nitrógeno es de 3 Kg NOx/ t de gas natural, calcular la
concentración de NO y NO2 en ppm, si el 90% en peso de los NOx generados corresponden a NO.
COMBUSTIBLE:
Q COMBUSTIBLE
m 3 COMBUSTIBLE
= 20.000
dia
ρ COMBUSTIBLE = 0,75
gr GAS NATURAL
L COMBUSTIBLE
m 3 COMBUST
gr GAS NAT 1000 L COMBUST
7 gr GAS NAT
=
20.000
0,75
1
,
5
10
dia
L COMBUST m 3 COMBUST
dia
CHIMENEA:
Q GASES
m 3 GASES
= 930
h
NOx = 3
kg NOx
ton GAS NATURAL
T = 273K, P = 1 atm
1,5 10 7
gr GAS NAT 1 ton GAS NAT 3000 gr NOx dia
h
= 2,016
dia
10 6 gr GAS NAT 1 ton GAS NAT 24 h 930 m 3 GASES
NOx:
90% NO, 10%NO2
NO = 2,016
gr NOx
90 gr NO
gr NO
= 1,814 3
3
m GASES 100 gr NOx
m GASES
PV=nRT
1 atm V =
1,814 gr NO
atm L
0,082
273K
gr
mol K
30
mol
V=1,35 L NO=1350 mL NO = 1350 ppm
NO 2 = 2,016
gr NO 2
gr NOx 10 gr NO 2
= 0,201 3
3
m GASES 100 gr NOx
m GASES
PV=nRT
1 atm V =
0,201 gr NO 2
atm L
0,082
273K
gr
mol K
46
mol
V=0,098 L NO2=98 mL NO=98 ppm
PROBLEMA Nº 12
En una central térmica se queman 3.000 t/dia de un carbón con un contenido en azufre de un 1,2%.
Calcular:
a)
Toneladas de SO2 generadas al año
3000
b)
Ton CARBON 365 dias
1,2 Ton S
64 Ton SO 2
Ton SO 2
= 26.280
dia
año 100 Ton CARBON 32 Ton S
año
Cuál sería la concentración de dióxido de azufre sin depurar expresada en ppm y en mg/m3 si el
volumen total de gases producidos es de 3 107 Nm3/dia
Ton SO 2
mg SO 2
dia
año 10 9 mg SO 2
26.280
= 2.400 3
7
3
año
3 10 m GASES 365 dias Ton SO 2
m GASES
PV=nRT
1 atm V =
2,4 gr
atm L
0,082
273 K
gr
mol K
64
mol
SO 2 ppm =
→
V = 0,84 L SO 2
0,84 L SO 2 1000 mL SO 2
= 840 ppm
L SO 2
m 3 GASES
c)
¿Qué cantidad diaria de carbonato cálcico será necesario añadir a los gases de combustión para
reducir un 80% las emisiones de dióxido de azufre, precipitándolo en forma de sulfato de calcio?
CaCO
3
+ SO 2 +
1
O 2 = CaSO
2
4
+ CO 2
Ton SO 2 80 Ton reducidas año 10 6 gr SO 2 1 mol SO 2 1 mol CaCO 3
26.280
año
100 Ton SO 2 365 dias Ton SO 2 64 gr SO 2 1 mol SO 2
100 gr CaCO 3 Ton CaCO 3
Ton CaCO 3
90
=
1 mol CaCO 3 10 6 gr CaCO 3
dia
PROBLEMA Nº 13
Una instalación de producción de energía térmica quema carbón como combustible y produce unas
emisiones gaseosas de 6,8 Nm3 por Kg de combustible incinerado.
a)
Calcular cuál será la concentración de partículas, expresada en mg/Nm3 en los gases de emisión, si se
generan 7,2 Kg de partículas por tonelada de combustible incinerado.
Kg particulas Kg carbon
Ton carbon 10 6 mg particulas= 1058,82 ppm
ppm PARTICULAS = 7,2
Ton carbon 6,8 m 3 gases 1000 Kg carbon Kg particulas
b)
Debe disminuirse la concentración de partículas en los gases que emiten hasta 200 mg/Nm3. Indique
qué tipo de sistema de depuración podría instalarse para que las emisiones de esa industria
cumpliese el objetivo de reducción y qué rendimiento exigiría el mismo.
η=
PARTICULAS ELIMINADAS
100
PARTICULAS PRODUCIDAS
PARTICULAS RETENIDAS = PARTICULAS PRODUCIDAS − PARTICULAS EMITIDAS
= 1058,82 ppm − 200 ppm = 858,82 ppm = 858,82
η=
mg particulas
m 3 gas
PARTICULAS ELIMINADAS
858,82 ppm
100 =
100 = 81,1%
PARTICULAS PRODUCIDAS
1058,82 ppm
Filtro de mangas o bien un precipitador electrostático
c)
Se obliga a que el contenido en SO2 de los gases que se emiten a la atmósfera sea inferior a 3.000
mg/Nm3. Exprese esta concentración en ppm e indique cuánto SO2 se libera, cómo máximo, por cada
Kg de combustible incinerado en esta concentración
PV=nRT
1 atm V =
3,0 gr SO 2
atm L
0,082
273K
mol
mol K
64
gr SO 2
V = 1,049 L SO 2 = 1049 mL SO 2
SO 2 = 1049 ppm
gr SO 2
mg SO 2
= 3000 3
Kg combustible
m gas
gr SO 2
gr SO 2
m 3 gas
6,8
= 20,4
Kg combustible 1000 mg SO 2
Kg combustible
d) Si se desea cumplir el límite de emisión mencionado en el apartado anterior sin instalar ningún sistema
de depuración para el SO2. ¿Cuál será el contenido máximo de azufre que podrá tener el combustible
empleado?
S max imo combustible = 20,4
gr SO 2
32 gr S
Kg combustible
Kg S
= 0,01021
Kg combustible 64 gr SO 2 1000 gr combustible
Kg combustible
S% (combustible ) =
0,01021 Kg S
100 = 1,02%
Kg combustible
PROBLEMA Nº 14
Una cámara de sedimentación debe tratar de decantar partículas de una corriente de aire en CN con un
caudal de 10 m3/s. El tamaño medio de las partículas es de d=50 µm y su densidad es de 2.000 kg/m3. Las
dimensiones de la cámara son: L=6,0 m; H=2,0 m; B=1,5 m (anchura del decantador); n=10 bandejas.
a) Calcular el rendimiento en las condiciones más favorables de régimen laminar, así como el tamaño
mínimo de partículas a eliminar.
Vh = L / t1
Q = H B L / t1
Vt = y / t1
∆H = H / n
m
Vt = VELOCIDADES DE CAIDA EN EL AIRE DE LAS PARTICULAS  
s
Vt = 29.609 ρp (dp
)2
 Kg 
ρ p = DENSIDAD DE LA PARTICULA  3 
m 
d p = DIAMETRO DE LA PARTICULA (m )
DISTANCIA VERTICAL y = Vt t 1 = Vt
L B ∆H n
Q
η=
TIEMPO DE TRANSITO t 1 =
∆H =
L L B ∆H n
=
Vh
Q
LBn
6 m 1,5 m 10 m
y
= Vt
= Vt
= 9 Vt
∆H
Q
m3
10
s
( )2 = 29609
Vt = 29609 ρ p d p
2000
(
Kg
50 10 −6 m
3
m
)
2
= 0,148
m
s
H
= 0,2 m
n
η = 1,0 = 9 Vt = 9 29609 2000
El hecho de que el rendimiento es mayor que 1,0 se puede interpretar como que las dimensiones
son excesivas y que se podrían recoger partículas de menor tamaño con máxima eficiencia.
Siendo el tamaño límite el siguiente:
( )2
Kg
dp
m3
d p = 43 10 −6 m = 43 µm
b)
Verificar si las condiciones de laminaridad se cumplen y en caso de que no sea así, explicar cómo se
debería modificar la anchura total B del decantador. Dato υ= 1,5 10-5 m2/s.
5 4 ∆H B
m
3B
,33(2 ∆0H,63
+m
B)
s
D = DIAMETRO DE LA CONDUCCION (m )
=
R E ≥ 3000 ≥
Vh D h
=
ν
1,5 10
−5
m2
s
= 140082 FLUJO TURBULENTO
Q
5
Vh =
=
n B ∆H B
m
ν = VISCOSIDAD CINEMATICA DEL AIRE  
s
m
Vh = VELOCIDAD HORIZONTAL  
s
Por lo general, los precipitadores mecánicos tienen sección rectangular, por lo que es necesario recurrir al
concepto de radio hidráulico:
Rh =
→
5 4 (0,2 B)
B (0,4 + B)
R E = 3000 =
2
−5  m 

1,5 10 
 s 
→ B = 88,88 m INVIABLE
∆H B
(2∆H + B)
Dh = 4 R h =
4 ∆H B
(2 ∆H + B)
c)
Calcular el rendimiento considerando la hipótesis de flujo turbulento
Puede verificarse que sólo en condiciones muy especiales (poco caudal Q en relación con las condiciones
geométricas, puede alcanzarse un régimen laminar. En estas condiciones, puede justificarse el empleo de
ésta expresión, mucho más acorde con la realidad.
Bt V

− 1,8nsLV
t
V t
y 

exp −

η = 1 − exp  −
 = 1 − exp − t  ==11−−exp
Q
 ∆H 
 0,2 m 
 0,2 m 
( )2 = 29609
Vt = 29609 ρ p d p
2000
( )2
Kg
dp
m3


10 6 m 1,5 m Vt

 = 1 − exp −

m3

10

s



 = 1 − exp(− 9 V )
t



 m
Vt = VELOCIDADES DE CAIDA EN EL AIRE DE LAS PARTICULAS 
s
 Kg 
ρ p = DENSIDADDE LA PARTICULA 3 
m 
d p = DIAMETRO DE LA PARTICULA (m)
dp = 50 µm
Vt=0,148 m/s
η=0,736
73,6%
dp = 4 µm
Vt=0,00095 m/s
η=0,008
0,8%
Estos resultados ponen de manifiesto las muy escasas prestaciones de los
sedimentadores para partículas pequeñas
PROBLEMA Nº 15
Calcular DQO, DBO5 siendo k = 0,2 dias-1 y COT de un agua residual que contiene la siguiente
composición:
Etilenglicol C2H6O2, 150 mg/L
Fenol C6H6O, 100 mg/L
Sulfuro S-2, 40 mg/L
Etilendiamina hidratada C2H10N2O, 125 mg/L
(No biodegradable)
Etilenglicol C2H6O2, 150 mg/L
C 2 H 6 O2 +
DQO=
5
O2 → 2 CO2 + 3 H2 O
2
mg C2 H6O2
gr C2 H6O2
2,5 molesO2 32 gr O2 1 mol C2 H6 O2
1000mg O2
mg O2
150
= 194
1 mol C2 H6O2 1 mol O2 62 gr C2 H6 O2
L
1000mg C2 H6 O2
gr O2
L
Fenol C6H6O, 100 mg/L
C6 H6 O
DQO=
+ 7 O2 → 6 CO2 + 3 H2 O
mg C6 H6 O gr C6 H6 O 1000mg O2
7 molesO2 32 gr O2 1 mol C6 H6 O
mg O2
100
= 238
1 mol C6 H6 O 1 mol O2 94 gr C6 H6O
L
1000mg C6 H6O gr O2
L
Sulfuro S-2, 40 mg/L
S −2
+
2 O2
→
SO −4 2
2 moles O 2 32 gr O 2 1 mol S −2
1000 mg O 2
mg O 2
mg S −2
gr S −2
DQO =
40
= 80
−2
−2
1 mol O 2 32 gr S
L
gr O 2
L
1 mol S
1000 mg S
Etilendiamina hidratada C2H10N2O, 125 mg/L
C 2 H 10 N 2 O
DQO =
+
5
O2
2
→
2 CO 2
+
2 H 2O
+
2 NH 3
mg C 2 H 6 O 2
gr C 2 H 10 N 2 O
2,5 mol O 2
32 gr O 2 1 mol C 2 H 10 N 2 O
1000 mg O 2
mg O
125
= 128
1 mol C 2 H 10 N 2 O 1 mol O 2 78 gr C 2 H 10 N 2 O
L
1000 mg C 2 H 10 N 2 O
gr O 2
L
DQO TOTAL = 640
mg O 2
L
DBO ∞ = DQO TOTAL − DQO NO BIODEGRADABLE = 640
mg O 2
mg O 2
mg O 2
− 128
= 512
L
L
L
DBO DIA = DBO ∞ [ 1 − exp (− k t ) ]
DBO 5 = 512
[
(
mg O 2
1 − exp − 0,2 dias −1 5 dias
L
) ] = 323,6 mgLO
2
Etilenglicol C2H6O2, 150 mg/L
C2H6O2
COT =
+
5
O2
2
→ 2 CO 2
+ 3 H 2O
2 moles CO 2 12 gr C 1 mol C 2 H 6 O 2
mg C 2 H 6 O 2
gr C 2 H 6 O 2
1000 mg C
mg C
150
= 58
1 mol C 2 H 6 O 2 1 mol CO 2 62 gr C 2 H 6 O 2
L
1000 mg C 2 H 6 O 2
gr C
L
Fenol C6H6O, 100 mg/L
C6H 6O
COT =
+ 7 O2
→ 6 CO 2
+ 3 H 2O
mg C 6 H 6 O
gr C 6 H 6 O
6 moles CO 2 12 gr C 1 mol C 6 H 6 O
1000 mg C
mg C
100
= 76,6
1 mol C 6 H 6 O 1 mol CO 2 94 gr C 6 H 6 O
L
1000 mg C 6 H 6 O
gr C
L
Sulfuro S-2, 40 mg/L
S −2
+
2 O2
COT = 0
→ SO −42
mg C
L
Etilendiamina hidratada C2H10N2O, 125 mg/L
C 2 H 10 N 2 O +
COT =
5
O2
2
→ 2 CO 2
+
2 H 2O +
2 NH 3
mg C 2 H 6 O 2
gr C 2 H 10 N 2 O
2 mol CO 2
12 gr C 1 mol C 2 H 10 N 2 O
1000 mg C
mg C
125
= 38,5
1 mol C 2 H 10 N 2 O 1 mol CO 2 78 gr C 2 H 10 N 2 O
L
1000 mg C 2 H 10 N 2 O
gr C
L
COTTOTAL = 173,1
mg C
L
PROBLEMA Nº 16
Calcular el número de moles de Ca(OH)2 y Na2CO3 que habría que añadir para ablandar 1 m3 de cada una
de las aguas que a continuación se indican, empleando el método de la cal y la sosa.
Cal apagada Ca(OH)2 y Carbonato de sodio Na2CO3
a) 2,8 10-4 M Ca+2
Ca+2 (agua dura) + Na2CO3
→ CaCO3 ↓ + 2 Na+
mol Na 2 CO 3
2,8 10 −4 mol Ca +2 1 mol Na 2 CO 3 10 3 L
moles Na 2 CO 3 =
= 0, 28
+2
3
L agua dura
1 mol Ca
1m
m 3 agua
b) 2,8 10-4 M Ca+2 y 4,6 10-4 M HCO3Ca+2 (agua dura) + 2 HCO3 - (agua dura) + Ca(OH)2
moles Ca (OH) 2 =
→ 2 CaCO3 ↓ + 2 H2O
4,6 10 −4 mol HCO 3− 1 mol Ca (OH) 2 103 L
mol Ca (OH) 2
= 0,23
−
3
L agua
2 moles HCO 3 1 m
m 3 agua
CONCENTRACION INICIAL
Ca+2
HCO3-
Ca(OH)2
CaCO3
agua dura
Água dura
reactivo
precipitado
-4
-4
-
-
2,8 10 mol/L
4,6 10 mol/L
2,3 10-4 mol/L
CAL AÑADIDA
CAMBIO POR PRECIPITACION
-2,3 10-4 mol/L
-4,6 10-4 mol/L
-2,3 10-4 mol/L
4,6 10-4 mol/L
DESPUES PRECIPITACION
0,5 10-4 mol/L
0
0
4,6 10-4 mol/L
Ca+2 (agua dura) + Na2CO3
moles Na 2 CO 3 =
→ CaCO3 ↓ + 2 Na+
mol Na 2 CO 3
0,5 10 −4 mol Ca +2 1 mol Na 2 CO 3 10 3 L
= 0,05
+2
3
L agua dura
1 mol Ca
1m
m 3 agua
Ca+2
Na2CO3
CaCO3
Na+
agua dura
reactivo
precipitado
precipitado
-4
0,5 10 mol/L
-
-
-
CAL AÑADIDA
-
-4
0,5 10 mol/L
-
-
CAMBIO POR PRECIPITACION
-0,5 10-4 mol/L
-0,5 10-4 mol/L
0,5 10-4 mol/L
10-4 mol/L
DESPUES PRECIPITACION
0
0
0,5 10-4 mol/L
10-4 mol/L
CONCENTRACION INICIAL
c)
2,8 10-4 M Ca+2 y 5,6 10-4 M HCO3-
Ca+2 (agua dura) + 2 HCO3 - (agua dura) + Ca(OH)2
moles Ca (OH) 2 =
→ 2 CaCO3 ↓ + 2 H2O
5,6 10 −4 mol HCO 3− 1 mol Ca (OH) 2 10 3 L
mol Ca (OH) 2
=
0
,
28
L agua
2 moles HCO 3− 1 m 3
m 3 agua
CONCENTRACION INICIAL
Ca+2
HCO3-
Ca(OH)2
CaCO3
agua dura
Água dura
reactivo
precipitado
2,8 10-4 mol/L
5,6 10-4 mol/L
-
-
2,8 10-4 mol/L
CAL AÑADIDA
CAMBIO POR PRECIPITACION
-2,8 10-4 mol/L
-4,6 10-4 mol/L
-2,8 10-4 mol/L
5,6 10-4 mol/L
DESPUES PRECIPITACION
0 mol/L
0
0
5,6 10-4 mol/L
PROBLEMA Nº 17
Calcular la dureza en mg CaCO3/L de la siguiente muestra de agua
CATION
CONCENTRACION
PESO EQUIVALENTE
mg/L
(eq-gramo)
Na+
35
23
Mg+2
9
12,2
Ca+2
48
20
K+
1
39
La dureza se calcula sobre la presencia de Mg+2 y Ca+2
DUREZA
mg CaCO 3
mg Mg +2 50 eq − gramo CaCO 3
mg Ca +2 50 eq − gramo CaCO 3
=9
+
48
+2
L
L
L
12,2 eq − gramo Mg + 2
20 eq − gramo Ca
Mg+2
= 156,9
mg CaCO 3
L
PROBLEMA Nº 18
Encontrar el pH de la solución
a)
[H3O+] = 3,4 10-4 mol/L
pH = − log [H 3 O + ] = − log (3,4 10 −4 ) = 3,47
b) [H3O+] si el pH=6,7.
6,7 = − log [H 3 O + ]
⇒
[H O ] = 1,99 10
+
3
−7
PROBLEMA Nº 19
Calcular el pH de un agua saturada en Ca(OH)2 a 25ºC si su producto de solubilidad es Ks=7,9 10-6
Ca (OH )2 (s) ↔ Ca +2 (aq) + 2OH − (aq)
−
s
2s
K s = [Ca +2 ][OH − ] = (s ) (2s ) = 4s 3
2
1
3
K 
s =  s  = 1,254 10 −2
 4 
2
⇒
[OH ] = 2s = 2,5110
−
−2
K w = [H 3 O + ][OH − ] = 10 −14
Kw
10 −14
[H 3 O ] = − =
= 3,986 10 −13
−2
[OH ] 2,51 10
+
pH = − log [H 3 O + ] = − log (3,986 10 −13 ) = 12 , 4