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