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Taller Iv Balance de Materiaenergía
Taller Iv Balance de Materiaenergía
Taller Iv Balance de Materiaenergía
TALLER IV
BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA
1. Calcule la masa en libras de hierro y vapor de agua para producir 135 lb de H2.
3 Fe + 4 H2 O = Fe3O4 + 4 H2
3. El butano reacciona con oxígeno puro para producir CO2 y H2O. Determine la relación entre
la masa de vapor de agua producido y la masa de butano que reacciona. ¿Cuántos kilogramos
de oxígeno se necesitan por cada kilogramo de butano?
Si 100 kilogramos de FeS2 se oxidan utilizando 400 kilogramos de oxígeno, determine el reactivo
limitante y el porcentaje en exceso.
Por cada kilogramo de Cr2O3 se producen 291 gramos de CO2 y salen sin reaccionar 360
gramos de CS2. Determinar:
a) El reactivo limitante.
b) El grado de finalización.
c) El porcentaje en exceso.
7. El benceno reacciona con cloro para formar clorobenceno y ácido clorhídrico en un reactor
intermitente: 120 kg de benceno y 20% en exceso de cloro se encuentran presentes inicialmente,
quedando 30 kg de benceno una vez terminada la reacción.
C2H6 = C2H2 + 2 H2
Suponiendo que se cargan 100 lb-mol de etano a un reactor intermitente, y que se alcanza una
conversión del 75%. Calcular las siguientes propiedades del producto final gaseoso:
a) Moles totales.
b) Relación molar de acetileno a hidrógeno.
c) Masa molecular promedio.
d) Fracción en masa de acetileno.
Se mezcla una corriente de propano que fluye a 200 moles/mi con un 50% en exceso de vapor
de agua, obteniéndose una conversión en el reactor de 65%. Calcular la fracción molar de H2 en
el producto.
10. En la reducción del Fe2O3 con monóxido de carbono se produce FeO que luego puede ser
reducido nuevamente para obtener hierro metálico. Las reacciones son:
11. En la fabricación de detergentes sintéticos la formación del ingrediente activo requiere de una
neutralización del alquil aryl sulfonato según:
¿Cuántos kilogramos de ingrediente activo pueden obtenerse por tonelada de alquil aryl
sulfonato?
13. La remoción del CO2 de una nave espacial tripulada se ha logrado mediante absorción con
hidróxido de litio de acuerdo a la siguiente reacción:
Los productos de salida del reactor muestran: 0.8 moles de C, 0.8 moles de A y 0.6 moles de
B. Determine el reactivo en exceso y su porcentaje. ¿Cuál fue el grado de finalización de la
reacción?
16. En la reducción del FeO con monóxido de carbono (CO) se producen 2.11 m3 de gases (CO
+ CO2) a 600 mm Hg y 310 oC, por cada kilogramo de FeO alimentado al proceso. Si la
relación en peso (CO/CO2) en el gas de salida es 1.3277, determine:
a) El reactivo limitante.
b) El porcentaje en exceso.
c) El grado de finalización de la reacción.
17. Calcular el análisis Orsat de la mezcla gaseosa resultante de la combustión completa, con
100% en exceso de aire de:
18. Un gas natural contiene CH4 83% molar y C2H6 17%. El gas se quema con un exceso de
aire seco y se producen unos gases con el siguiente análisis Orsat:
CO2 6.76 %
CO 2.77 %
O2 5.63 %
N2 84.84 %
Calcular:
a) El porcentaje en exceso de aire suministrado.
b) El porcentaje del carbono que pasa a CO.
c) La masa de vapor de agua por cada 1 000 pies3 de gases de combustión medidos a 800 oF
y 1 atm.
B.C.: 100 lb-mol de gases de combustión
19. Un gas combustible formado por CH4 y C3H8 se quema completamente con un exceso de
aire. El análisis Orsat del gas de chimenea es el siguiente:
CO2 10.57 %
O2 3.79 %
N2 85.63 %
C 76.0 %
H 4.9 %
O 7.8 %
N 1.7 %
S 1.2 %
H2O 1.5 %
Impurezas 6.9 %
21. Se proyecta un horno para quemar coque a la velocidad de 200 lb/hr. El coque tiene la
siguiente composición:
C 89.1 % en peso
Cenizas 10,9 %
La eficiencia de la parrilla es tal que el 90% del carbono presente en la carga del coque, se
quema. Se suministra aire en un 30% en exceso del requerido para la combustión completa de
todo el carbono de la carga. Se supone que el 97% del carbono se oxida a CO2, formando CO el
restante.
a) Calcular la composición en volumen de los gases de chimenea que salen del horno.
b) Si los gases de chimenea abandonan el horno a 550 oF y 743 mm Hg, calcular la velocidad de
flujo de los gases, en pies3/mi, para la cual debe proyectarse el tubo de chimenea.
B.C.: 1 lb-at de C alimentado al horno
22. Un combustible formado por etano (C2H6) y metano (CH4) en proporciones desconocidas, se
quema en un horno utilizando aire enriquecido que contiene 50% molar de O2. El análisis Orsat
es:
CO2 25 %
N2 60 %
O2 15 %
a) Calcular la composición molar del combustible.
b) Calcular la relación en masa aire/combustible.
N2 20 %
Este gas se quema en una caldera y la mayor parte del CO2 se utiliza en la producción de hielo
seco por lo cual se lava para eliminar el gas de chimenea. El análisis del gas de descarga del
lavador es:
CO2 1.2 %
O2 4.9 %
N2 93.9 %
Calcular:
a) El porcentaje de CO2 absorbido.
b) El porcentaje en exceso de aire utilizado.
SO2 10 %
O2 5 %
Si los gases que salen del convertidor contienen 1 % de SO2 (base libre de SO3), ¿cuál es su
composición molar incluido el SO3?
B.C.: 100 g-mol de gas libre de SO3 a la entrada