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El documento presenta varios ejercicios relacionados con procesos metalúrgicos para obtener diferentes metales a partir de sus menas. Los ejercicios involucran cálculos estequiométricos para determinar las masas teóricas de productos obtenidos y el cálculo de rendimientos cuando se conocen las masas reales producidas. Algunos ejemplos incluyen la calcinación de carbonatos metálicos para formar óxidos, y reacciones para obtener cobre, mercurio, hierro y aluminio.

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ACTIIDAD 1: Resolver por equipo los siguientes ejercicios
A continuación, se plantean algunos de los procesos más comunes de
obtención de algunos metales a partir de sus menas; siguiendo el
procedimiento antes descrito, resuelve cada problema planteado.
1. Los carbonatos metálicos con frecuencia son calcinados para
formar el óxido metálico. Como ejemplo tenemos la reacción de
calcinación del Carbonato de Plomo II, para formar el óxido
correspondiente: A partir de 400 g de Carbonato de Plomo II calcular:
PbCO3 PbO+CO2
267g 223g+48g
400g x
A) La cantidad en gramos de óxido de plomo II que se produce
R=334g
B) La cantidad en moles de dióxido de carbono que se desprende.
R=48g/mol
2. La calcinación de la Siderita (Carbonato de Hierro II), para la
formación del óxido ferroso y a partir de él obtener hierro metálico,
ocurre de acuerdo a la siguiente ecuación:
FeCO3 (s) → FeO (s) + CO2 (g)
116g 72g + 49g
20000kg x
A) Expresa en términos molares las relaciones estequiométricas que se
establecen entre los reactivos y productos según lo que indica la ecuación.
FeCO=116 g/mol, FeO=72g/mol, CO2=49gmol
B) ¿Qué cantidad de óxido de hierro II se podría obtener si se calcinan 20
toneladas del mineral ?
R= 12413.7kg
B) Si la eficiencia de la reacción ocurre en un 80% ¿Qué cantidad de óxido de
hierro II se obtiene realmente con esa misma cantidad de mineral?
R=
D) En estas condiciones de eficiencia de la reacción ¿Qué cantidad de dióxido
de carbono se obtendrá del proceso?
3. Uno de los problemas más fuertes que enfrenta la industria metalúrgica es
el control de contaminantes que se producen en los procesos y que pueden
afectar gravemente al ambiente; por ejemplo, en la tostación del cinabrio
(sulfuro de mercurio II), para la obtención de Mercurio; se produce dióxido de
azufre que causa la denominada “lluvia ácida”, según la siguiente ecuación:
HgS(s) + O2(g) → Hg(l) + SO2(g)
∆
232g + 32g 200g + 64g
264g
875kg x
A) Si se parte de 875 kg de HgS ¿Cuánto mercurio líquido se obtiene?
R=662.8
B) ¿Qué cantidad en moles de dióxido de azufre gaseoso se obtendrá por cada
kilogramo de mercurio producido?
C) Si la eficiencia de la reacción ocurre a un 65% ¿Qué cantidad de mercurio
se obtiene realmente?
4. El aluminio metálico, se obtiene por un proceso electrolítico
llamado HallHéroult; a partir de la Alúmina (óxido de aluminio), la cual
es disuelta dentro de una celda electrolítica revestida interiormente
de carbón en un baño electrolítico con criolita (Na3AlF6) fundida. La
celda actúa como cátodo, mientras que como ánodo se utilizan
electrodos de carbón de Soldberg. La reacción química que se lleva
a cabo es la siguiente:
2 Al2O3 (s) + 2 C (g) → 4 Al (l) + 3 CO2 (g)
A) ¿Qué cantidad de óxido de aluminio se requiere para producir
1000 kg de aluminio metálico?
B) Determina los moles de dióxido de carbono que se desprenden a
partir de 15 moles de alúmina.
5. La Calcosita (sulfuro de cobre I) es un mineral del cual se obtiene
Cobre metálico; la obtención del Cobre metálico se realiza por un
proceso “Pirometalúrgico”, que consiste de tres fases: Fusión,
Conversión y Refinación. La reacción se lleva a cabo a 1200°C, en
donde el sulfuro de cobre I, se oxida y se forma óxido de cobre I, a la
par este reacciona con el sulfuro de cobre I, para dar como productos
Cobre Blister y Dióxido de Azufre a 800°C, según las siguientes
reacciones:
Cu2S (s) + 2 O2 (g) → 2 CuO (l) + SO2 (g)
Cu2S (s) + 2 CuO (s) → 4 Cu (l) + SO2 (g)
Determinar:
A) Los kilogramos de óxido de cobre I, que se pueden obtener a
partir de 2040g de sulfuro de cobre I.
B) Los moles de oxígeno que se requieren para producir 9 moles de
óxido de cobre II.
C) Los gramos de cobre que se producen a partir de la reacción de
15 moles de sulfuro de cobre I.
D) El rendimiento de la reacción, si se producen 530 g de cobre
metálico a partir de 800 g de Sulfuro de Cobre I.
6. Esta usted colaborando en el departamento de ingeniería de
procesos de la empresa Minera Mexicana S.A de C.V. El día martes
9 septiembre se recibe la notificación de que se ha detectado en el
Valle de San Francisco, en San Luis Potosí, un yacimiento del
mineral calcocita (Cu2S) el cual tiene contiene el metal cobre. Si para
la extracción del metal de un proceso que implica la tostación del
mineral, el cual se representa por la siguiente reacción:
En una prueba de laboratorio se establece que 100 g de mineral se
producen 58.71 g de Cu
Determina:
a) La producción de cobre que se obtendría si la cantidad
estimada del yacimiento son 52.4 toneladas de calcocita.
b) La eficiencia del proceso
EJERCICIOS DE RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES
En equipo resolver los siguientes ejercicios, anota todos los procedimientos
1. La calamina ZnCO3 es un carbonato natural del zinc del
que se obtiene el metal. En una etapa del proceso,se le
calcina, con lo que se genera el ZnO. El proceso es el
siguiente:
ZnCO3 ----------- ZnO +CO2
125 g ---------------- 81 g + 44g
1000 kg ------------- X
X= 648 Kg masa teórica
1Si se parte de 1 tonelada de carbonato de zinc y se
obtienen 600 Kg de óxido de zinc, calcula el rendimiento
real del proceso
Rendimiento= masa real/ masa teórica) *100
Rendimiento= 600 Kg/ 648 Kg) *100
Rendimiento = 92.59 %
2. El estaño se obtiene calentando casiterita SnO2 con
coque,según el siguiente proceso:
SnO2 + 2 C ---------- Sn + 2CO
151g + 24 g 119g + 56g
750kg x
X=591 kg masa teórica
Si se parte de 750 Kg del óxido de estaño y se obtienen
500 kg de estaño. ¿Cuál es el rendimiento del proceso?
Rendimiento= masa real/ masa teórica) *100
Rendimiento= 500 Kg/ 591 Kg) *100
Rendimiento = 84.6%
3. El mercurio se obtiene de la tostación del HgS en aire:
HgS + O2 ----------- Hg + SO2
233g + 32g 201g + 64g
875kg x
X= 754.8 kg masa teórica
Si partimos de 875 kg de HgS y el rendimiento del proceso
es del 93.5% ¿Cuánto mercurio se obtiene?
Se obtiene 754.8
Rendimiento = 93.5 %
4. El titanio se obtiene por la reacción del cloruro de Titanio
con magnesio fundido entre 950 y 1150 ⃘C
TiCl4 + Mg Ti + MgCl2
En cierta operaciónindustrial, se hacen reaccionar
3.54x107
g de TiCl4 con 1.13 x107
de Mg. Calcula el
rendimiento real de la reacción si se obtienen 7.91x106
g
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  • 1. ACTIIDAD 1: Resolver por equipo los siguientes ejercicios A continuación, se plantean algunos de los procesos más comunes de obtención de algunos metales a partir de sus menas; siguiendo el procedimiento antes descrito, resuelve cada problema planteado. 1. Los carbonatos metálicos con frecuencia son calcinados para formar el óxido metálico. Como ejemplo tenemos la reacción de calcinación del Carbonato de Plomo II, para formar el óxido correspondiente: A partir de 400 g de Carbonato de Plomo II calcular: PbCO3 PbO+CO2 267g 223g+48g 400g x A) La cantidad en gramos de óxido de plomo II que se produce R=334g B) La cantidad en moles de dióxido de carbono que se desprende. R=48g/mol 2. La calcinación de la Siderita (Carbonato de Hierro II), para la formación del óxido ferroso y a partir de él obtener hierro metálico, ocurre de acuerdo a la siguiente ecuación: FeCO3 (s) → FeO (s) + CO2 (g) 116g 72g + 49g 20000kg x A) Expresa en términos molares las relaciones estequiométricas que se establecen entre los reactivos y productos según lo que indica la ecuación. FeCO=116 g/mol, FeO=72g/mol, CO2=49gmol B) ¿Qué cantidad de óxido de hierro II se podría obtener si se calcinan 20 toneladas del mineral ? R= 12413.7kg B) Si la eficiencia de la reacción ocurre en un 80% ¿Qué cantidad de óxido de hierro II se obtiene realmente con esa misma cantidad de mineral? R= D) En estas condiciones de eficiencia de la reacción ¿Qué cantidad de dióxido de carbono se obtendrá del proceso? 3. Uno de los problemas más fuertes que enfrenta la industria metalúrgica es el control de contaminantes que se producen en los procesos y que pueden afectar gravemente al ambiente; por ejemplo, en la tostación del cinabrio (sulfuro de mercurio II), para la obtención de Mercurio; se produce dióxido de azufre que causa la denominada “lluvia ácida”, según la siguiente ecuación:
  • 2. HgS(s) + O2(g) → Hg(l) + SO2(g) ∆ 232g + 32g 200g + 64g 264g 875kg x A) Si se parte de 875 kg de HgS ¿Cuánto mercurio líquido se obtiene? R=662.8 B) ¿Qué cantidad en moles de dióxido de azufre gaseoso se obtendrá por cada kilogramo de mercurio producido? C) Si la eficiencia de la reacción ocurre a un 65% ¿Qué cantidad de mercurio se obtiene realmente? 4. El aluminio metálico, se obtiene por un proceso electrolítico llamado HallHéroult; a partir de la Alúmina (óxido de aluminio), la cual es disuelta dentro de una celda electrolítica revestida interiormente de carbón en un baño electrolítico con criolita (Na3AlF6) fundida. La celda actúa como cátodo, mientras que como ánodo se utilizan electrodos de carbón de Soldberg. La reacción química que se lleva a cabo es la siguiente: 2 Al2O3 (s) + 2 C (g) → 4 Al (l) + 3 CO2 (g) A) ¿Qué cantidad de óxido de aluminio se requiere para producir 1000 kg de aluminio metálico? B) Determina los moles de dióxido de carbono que se desprenden a partir de 15 moles de alúmina. 5. La Calcosita (sulfuro de cobre I) es un mineral del cual se obtiene Cobre metálico; la obtención del Cobre metálico se realiza por un proceso “Pirometalúrgico”, que consiste de tres fases: Fusión, Conversión y Refinación. La reacción se lleva a cabo a 1200°C, en donde el sulfuro de cobre I, se oxida y se forma óxido de cobre I, a la par este reacciona con el sulfuro de cobre I, para dar como productos Cobre Blister y Dióxido de Azufre a 800°C, según las siguientes reacciones:
  • 3. Cu2S (s) + 2 O2 (g) → 2 CuO (l) + SO2 (g) Cu2S (s) + 2 CuO (s) → 4 Cu (l) + SO2 (g) Determinar: A) Los kilogramos de óxido de cobre I, que se pueden obtener a partir de 2040g de sulfuro de cobre I. B) Los moles de oxígeno que se requieren para producir 9 moles de óxido de cobre II. C) Los gramos de cobre que se producen a partir de la reacción de 15 moles de sulfuro de cobre I. D) El rendimiento de la reacción, si se producen 530 g de cobre metálico a partir de 800 g de Sulfuro de Cobre I. 6. Esta usted colaborando en el departamento de ingeniería de procesos de la empresa Minera Mexicana S.A de C.V. El día martes 9 septiembre se recibe la notificación de que se ha detectado en el Valle de San Francisco, en San Luis Potosí, un yacimiento del mineral calcocita (Cu2S) el cual tiene contiene el metal cobre. Si para la extracción del metal de un proceso que implica la tostación del mineral, el cual se representa por la siguiente reacción: En una prueba de laboratorio se establece que 100 g de mineral se producen 58.71 g de Cu Determina: a) La producción de cobre que se obtendría si la cantidad estimada del yacimiento son 52.4 toneladas de calcocita. b) La eficiencia del proceso
  • 4. EJERCICIOS DE RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES En equipo resolver los siguientes ejercicios, anota todos los procedimientos 1. La calamina ZnCO3 es un carbonato natural del zinc del que se obtiene el metal. En una etapa del proceso,se le calcina, con lo que se genera el ZnO. El proceso es el siguiente: ZnCO3 ----------- ZnO +CO2 125 g ---------------- 81 g + 44g 1000 kg ------------- X X= 648 Kg masa teórica 1Si se parte de 1 tonelada de carbonato de zinc y se obtienen 600 Kg de óxido de zinc, calcula el rendimiento real del proceso Rendimiento= masa real/ masa teórica) *100 Rendimiento= 600 Kg/ 648 Kg) *100 Rendimiento = 92.59 % 2. El estaño se obtiene calentando casiterita SnO2 con coque,según el siguiente proceso: SnO2 + 2 C ---------- Sn + 2CO 151g + 24 g 119g + 56g 750kg x X=591 kg masa teórica Si se parte de 750 Kg del óxido de estaño y se obtienen 500 kg de estaño. ¿Cuál es el rendimiento del proceso? Rendimiento= masa real/ masa teórica) *100 Rendimiento= 500 Kg/ 591 Kg) *100
  • 5. Rendimiento = 84.6% 3. El mercurio se obtiene de la tostación del HgS en aire: HgS + O2 ----------- Hg + SO2 233g + 32g 201g + 64g 875kg x X= 754.8 kg masa teórica Si partimos de 875 kg de HgS y el rendimiento del proceso es del 93.5% ¿Cuánto mercurio se obtiene? Se obtiene 754.8 Rendimiento = 93.5 % 4. El titanio se obtiene por la reacción del cloruro de Titanio con magnesio fundido entre 950 y 1150 ⃘C TiCl4 + Mg Ti + MgCl2 En cierta operaciónindustrial, se hacen reaccionar 3.54x107 g de TiCl4 con 1.13 x107 de Mg. Calcula el rendimiento real de la reacción si se obtienen 7.91x106 g de Ti