Problema de reacción química, lluvia ácida.

1. La lluvia ácida se produce principalmente por la formación de
dióxido de azufre durante la combustión de carbón y derivados del
petróleo con un alto contenido en azufre. El dióxido de azufre, con
una densidad superior a la del aire, se acumula en las capas bajas
de la atmósfera, donde puede ser oxidado a trióxido de azufre, el
cual es arrastrado en forma de ácido sulfúrico por la lluvia y provoca
la acidificación de los terrenos y las aguas.
a) Escribir las reacciones descritas en el anunciado anterior.
b) Si una central térmica quema diariamente 5000 kg de carbón, con
un contenido medio de azufre de 1 %, ¿cuántos kg de ácido
sulfúrico podrían ser arrastrados por lluvia en 1 año?
c) La lluvia ácida puede ser evitada haciendo pasar los humos de la
combustión por una disolución de hidróxido de calcio. ¿Qué cantidad
de este hidróxido requeriría la central descrita en el apartado
anterior?

2. a) Las ecuaciones químicas ajustadas de las reacciones
descritas son:
S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3 (g)
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l)
La lluvia ácida se produce principalmente por la formación de dióxido de
azufre durante la combustión de carbón y derivados del petróleo con un alto
contenido en azufre. El dióxido de azufre, con una densidad superior a la del
aire, se acumula en las capas bajas de la atmósfera, donde puede ser oxidado
a trióxido de azufre, el cual es arrastrado en forma de ácido sulfúrico por la
lluvia y provoca la acidificación de los terrenos y las aguas.
a) Escribir las reacciones descritas en el anunciado anterior.

3. b) Si una central térmica quema diariamente 5000 kg de carbón, con un contenido
medio de azufre de 1 %, ¿cuántos kg de ácido sulfúrico podrían ser arrastrados
por lluvia en 1 año?
S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3 (g)
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l)
Las ecuaciones químicas nos indican que por cada mol de azufre que
se queme se forma uno de SO2.
Que a partir de un mol de SO2 se forma uno de SO3.
Y que a partir de uno de SO3 uno de H2SO4.
Por tanto, por cada mol de azufre se forma uno de ácido sulfúrico.
Calculando los moles de azufre sabremos los de ácido sulfúrico.

4. b) Si una central térmica quema diariamente 5000 kg de carbón, con un contenido
medio de azufre de 1 %, ¿cuántos kg de ácido sulfúrico podrían ser arrastrados
por lluvia en 1 año?
S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3 (g)
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l)
100 kg de carbón contiene 1 kg de S, por tanto 5000 kg de carbón
contendrá: 50 kg
Hallamos los moles de estos 50 kg de azufre que serán los mismos que
de ácido sulfúrico:
n(S) = 50 kg / 32 kg/mol = 1,5625 kmol En un día.
En un año serán: 1,5625 kmol /día · 365 días/año = 570,3 kmol
m(H2SO4) = 570,3 kmol · 98 kg/kmol = 55889 kg

5. c) La lluvia ácida puede ser evitada haciendo pasar los humos de la combustión
por una disolución de hidróxido de calcio. ¿Qué cantidad de este hidróxido
requeriría la central descrita en el apartado anterior?
La ecuación química ajustada de la reacción es:
SO2 (g) + Ca(OH)2 (ac) → CaSO3 (ac) + H2O (l)
Recordamos que los moles de SO2 están en igual número que los de
azufre quemados, que en un día eran:
1,5625 kmol
Los moles de hidróxido que se requiere son también 1,5625 kmol, que
en masa será:
m(Ca(OH)2) = 1,5625 kmol · 74 kg/kmol = al día115,6 kg