Determinacion de formula molecular, balance de materia con reaccion quimica ,sin reaccion quimica y gases

1. Ejercicios de Balance de Masa con reacción Química, sin reacción Química y Gases
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1) El volumen de un hidrocarburo saturado arde con una cantidad de moles de oxigeno ocho veces
mayor que el suyo. Determinar a) La fórmula del hidrocarburo saturado. b) El porcentaje de
hidrogeno que contiene el hidrocarburo.
Igualando, la ecuación en función a n:
2V (3n + 1) V
1 mol 8 mol
Aplicando la ley de Gay Lussac de los volúmenes de combinación:
El Hidrocarburo saturado es: C5H12 es el pentano
b) El porcentaje de hidrogeno y carbono en el hidrocarburo es:
2) En presencia de un fuerte ácido como el ácido nítrico, el bismutato de potasio reacciona con nitrato
manganoso, dando como productos de la reacción química, nitrato de potasio, nitrato de bismuto,
permanganato de potasio y agua, escribir e igualar la ecuación por el método de ion-electrón, con esta
información calcular:
a) A partir de 650 lb. de nitrato manganoso del 99,98 % de pureza, determinar la cantidad de
permanganato de potasio que se formará en libras, tomando en cuenta que el rendimiento de la reacción
es del 35 % ?
b) Una tonelada de bismutato de potasio es tratado con 50% en exceso de una solución de ácido nítrico,
¿qué volumen de la solución de ácido nítrico de densidad relativa 1,07 y 88,7 % de ácido nítrico debe
utilizarse para este proceso?
KBiO3 + Mn(NO3)2 + HNO3  Bi(NO3)3 + KNO3 + KMnO4 + H2O
I) 2 e + BiO3
- + 6 H+  Bi+3 + 3H2O por 5 (reducción)
II) 4 H2O + Mn+2  MnO

4 + 8 H+ + 5 e por 2 (oxidación)
Sumando las semi-reacciones se tiene:

2. Ejercicios de Balance de Masa con reacción Química, sin reacción Química y Gases
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5 BiO3
- + 2 Mn+2 + 14 H+  5 Bi+3 + 2 MnO

4 + 7H2O
5 KBiO3 + 2 Mn(NO3)2 + 14 HNO3  5 Bi(NO3)3 + 3 KNO3 + 2 KMnO4 + 7 H2O
a)
   
 
4
4
4
(T)4
(R)4
4
(T)4
23
4
23
23
I23
P23
23
I23
23
lbKMnO76,002
KMnOg453
KMnOlb1
x
KMnOg100
KMnOg35
x
KMnOmol1
KMnOg158
x
)Mn(NOmol2
KMnOmol2
x
)Mn(NOg179
)Mn(NOmol1
x
)Mn(NOg100
)Mn(NOg99.98
x
)Mn(NO1lb
)Mn(NOg453
x)Mn(NOlb650

b)
)(3
)(3
3
)(3
)(3
)(3
3
3
(sol)3
3
3
3
3
3
3
3
3
6
3
86.941)(5.1
1000
1
07.1
1
NOg88,7
NOg100
NOmol1
NOg63
x
KBiOmol5
NOmol14
x
KBiOg296
KBiOmol1
x
KBiOton1
KBiOg10
xKBiOton1
sol
sol
sol
sol
sol
HNOexcesox
HNOcm
HNO
x
HNOg
HNOcm
x
H
H
x
H
HH



3) Una mezcla gaseosa ideal tiene un volumen de 2000 cm3 y una humedad relativa del 75% , la misma
está formada por un gas A (M = 2g/mol) y un gas B (M = 28 g/mol) a 10ºC y 786 mmHg. Calcular:
a) La masa de vapor de agua que se halla contenida en dicho volumen en miligramos
b) La masa del gas “B” en miligramos, ya que la mezcla contiene 120 mg del gas “A”
La presión de vapor de agua a 10ºC es de 9,16 mmHg
Solución.
a) Calculo de la masa de vapor de agua
 
 
   
o
OHVOHVo
OHV
OHV
PP
P
P
22
2
2
.
100
100.

 
    mmHgmmHgP OHV 87,616,9
100
75
2

Si:
 OHvaporhumedamezclaamezclamezcla VVVV 2sec 

3. Ejercicios de Balance de Masa con reacción Química, sin reacción Química y Gases
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Si se considera que tiene comportamiento ideal, la masa de vapor de agua es:
 
   
TR
MVP
mTR
M
m
VP
OHOHvaporOHV
OHvapor
.
..
... 222
2

 
  
 
g
K
molK
litmmHg
mol
g
litmmHg
m OHvapor 014,0
º283
º
4,62
18.287,6
2














 2 3
1
0,014 . 14
10vapor H O
mg
m g mg
g
 
 2
14vapor H O
m mg
b) Calculo de la masa del gas “B”
Corrigiendo la presión
 OHVamezclahumedamezcla PPP 2sec 
  mmHgmmHgmmHgPPP OHVhumedamezclaamezcla 13,77987,67862sec 
La mezcla seca está formada por el gas “B” y el gas “A”, además tiene comportamiento ideal
TRnVP amezclaamezclaamezcla ... secsecsec 
  
 
mol
K
molK
litmmHg
litmmHg
TR
VP
n
amezclaamezcla
amezcla 08824,0
º283
º
4,62
.213,779
.
. secsec
sec 







Llevando a moles la masa del gas “A”
1
0,12 . 0,06
2
A
mol
n g mol
g
 

4. Ejercicios de Balance de Masa con reacción Química, sin reacción Química y Gases
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La masa del gas “B” será:
secmezcla a B An n n 
 sec 0,08824 0,06 0,02824B mezcla a An n n mol mol    
3
28 1
0,02824 . . 790,7
1 10
B B B
m g mg
n m n M mol mg
M mol g
    
790,7Bm mg
4) Se produce un jugo de naranja concentrado de 48 % de sólidos y el resto agua para la venta. Este se
prepara a partir de la mezcla de un jugo fresco de 12% de sólidos y un jugo concentrarlo al 58% de sólidos
este fue obtenido previamente a partir del jugo fresco sometido a evaporación , este proceso permite que
el jugo concentrado para la venta mantenga el aroma y el sabor del jugo fresco. Determinar la cantidad de
jugo fresco en kilogramos que debería procesarse para obtener 100 kilogramos de jugo concentrado para
venta.
SOLUCION
Balance total en el mezclador: m4 + m1 = 100 (1)
Balance parcial en el mezclador: m4*0,58 + m1*0,12 = 100*0,48 (2)
Resolvemos el sistema de ecuaciones: m4 = 100 - m1 De (1) en (2)
Evaporador Mezcla
m1
12% sólidos
m3
100% agua
m2
12% sólidos
m4
58% sólidos
m 5 = 100 kg
48% sólidos

5. Ejercicios de Balance de Masa con reacción Química, sin reacción Química y Gases
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(100 - m1)*0,58 + m1*0,12 = 100*0,48
58 - m1*0,58 + m1*0,12 = 48
1
58 48
21,74
0,58 0,12 jugofresco
m kg

 

m4 = 100 - 21,74 = 78,26 kg de jugo concentrado
Balance total en el evaporador: m2 = 78,26 + m3 (1)
Balance parcial de sólidos en el mezclador: m2*0,12 = 78,26*0,58 + m3*0,0 (2)
Resolvemos el sistema de ecuaciones:
1
78,26 * 0,58
378,26
0,12 jugofresco
m kg 
La masa total de jugo fresco:378,26 kg + 21,74 kg = 400 kg de jugo fresco