PROBLEMAS PRUESTOS

"El coraje es una disposición a sentir grados pertinentes de temor y confianza en situaciones desafiantes."

Aristóteles.

 

- Indique que tipo de destilación sería más adecuada para los siguientes procesos, simple, fraccionada, por arrastre de vapor:

  • Obtener agua dulce a partir de agua de mar.
  • Separar dietileter (T°b = 35 ºC) de una mezcla que contiene p-diclorobenceno (Tºb = 174 ºC).
  • Separar benceno (Tºb = 80 ºC) de tolueno (Tºb = 111 ºC).
  • Separar metanol (Tb = 65 ºC) de agua (Tºb = 100 ºC).
  • Separar p-diclorobenceno (Tºb = 174 ºC) de agua (Tºb = 100 ºC) (son líquidos inmiscibles).
  • Separar etilenglicol (Tºb = 196 ºC) de agua (Tºv = 100 ºC) (son líquidos miscibles).

 

1.-A una temperatura dada, la presión de vapor de A puro y de B puro son 550 y 250 mmHg respectivamente (suponga comportamiento ideal de la solución). Calcule:
a) Las presiones parciales de A y de B en esa mezcla; sabiendo que la solución contiene 25% en mol de B.
b) La presión de vapor total sobre la solución;

Resp. a)PA = 412.5 mmHg, PB = 62.5 mmHg;  b) 475 mmHg.

2.-El benceno y el tolueno forman una solución casi ideal. Si a 300 K la presión del tolueno puro es de 32.06 mmHg y la del benceno puro es de 103.01 mmHg:
a)Calcular la presión de vapor de una solución que contiene 0.60 de fracción mol de tolueno.
b)Calcular la fracción mol del tolueno en el vapor para esta composición de líquido.

Resp. a) PT = 60.44 mmHg;  b) y B(tolueno) = 0.318

3.-Una mezcla de benceno (C6H6) y tolueno (C7H8) contiene 30% en masa de tolueno a 30ºC, la presión del vapor del tolueno puro es de 36.7 mmHg y la del benceno es de 118.2 mmHg. Considerando que los dos líquidos forman soluciones ideales, calcular la presión total y la presión parcial de cada componente.

Resp. PA(benceno) = 86.703 mmHg,  PB(tolueno) = 9.762 mmHg;  PT = 96.48 mmHg.

4.-Una sustancia orgánica fué destilada con vapor de agua a una presión de 735.1 mmHg y una temperatura de 97.6ºC. El destilado contiene 68.2 g de sustancia por 100 g de destilado. Suponga completa inmiscibilidad de ambos líquidos. Calcule el peso molecular de la sustancia (Hvap agua = 9789 cal/mol).

5.-Las presiones de vapor del benceno y tolueno son:

Temp (C)

80.1

85

90

95

100

105

110.6

P B(mmHg)

760

877

1016

1168

1344

1532

1800

P T(mmHg)

0

345

405

475

557

645

760

Construir los diagramas:
a)De la temperatura de ebullición como función de la composición del líquido y del vapor, a 1 atm de presión.
b)De la presión como función de la composición del líquido y del vapor, a 105ºC.
c)Composición del vapor como función de la composición del líquido.

6.- Dos líquidos A y B, forman una solución ideal. A una temperatura específica, la presión de vapor de A puro es de 200 mmHg, mientras que la de B puro es de 75 mmHg. Si el vapor sobre la mezcla consiste en el 50% en mol de A ¿Cuál es el porcentaje de A en el líquido?

Resp. xA = 0.27

7.-Una solución con XA = 0.25 a 25ºC tiene una presión de vapor de 100 mmHg. El vapor contiene 50% (mol) de A. Sí el Hv de A y el de B son 5.0 y 7.0 kcal/mol respectivamente, calcular: la relación entre la presión de vapor de A y la presión de vapor de B puro a: a) 25ºC y b)100ºC.

8.-Una mezcla constituída por agua en exceso y un líquido orgánico, insoluble en ella, destila a 99.4oC para una presión barométrica de 760mmHg. Siendo la presión de vapor del agua a dicha temperatura de 744mmHg y estando constituído el destilado por 560 g de agua y 100 g del líquido orgánico. Calcular el peso molecular de éste último.
Resp. PMB = 149.5 g/mol.

9.- Una solución líquida ideal de dos sustancias está en equilibrio con su vapor. La presión total es de 0.8 atm y la fracción mol de la sustancia A en el vapor es de 0.5. Las presiones de vapor de los líquidos puros son: P°B=0.5 atm y P°A = 2 atm. ¿Cuál es la composición de la fase líquida?

Resp. xA = 0.2;  xB = 0.8.

10.- El etanol (C2H5OH) y el metanol (CH3OH) forman disoluciones prácticamente ideales. A 20ºC, la presión de vapor del etanol puro es de 44.5 mmHg y la del metanol puro de 88.7 mmHg. Calcular el porcentaje en masa de metanol contenido en la fase de vapor correspondiente a una disolución formada por partes iguales en masa, de ambas sustancias.
Resp. xA = 0.591;  yA = 0.74; yA (en peso) = 0.664 = 66.4%

11.-El argón es ligeramente soluble en una mezcla fundida de floruros de litio, sodio y potasio.
a)Determine la constante de la Ley de Henry a partir de los siguientes datos a 800ºC:

P (atm)

2.03

1.51

1.00

Solub. x10-8 (mol/cm3)

6.84

5.16

3.40

Resp. KH = 3 x107 atm cm3/mol.

12.-Los buzos sufren colapsos cuando se forman burbujas de N2 en su corriente sanguínea al emerger muy rápidamente de las profundidades. Calcule la solubilidad (mol/l) del N2 en agua (ésta es aproximadamente igual a la solubilidad en la sangre) considerando: r = 1.01 g/cm3, H = 86 x103 atm.

a) Al nivel del mar.
b) A una profundidad de 300 pies debajo de la superficie del océano.

Resp. xN2 = 1.163 x10-5 = 6.46 x10-4 mol/l;  b) = 1.039 x10-4 = 5.8 x10-3 mol/l.

13.-A una temperatura dada, la presión de vapor de A puro y de B puro son 550 y 250 mmHg respectivamente (suponga comportamiento ideal de la solución). Calcule:
a) Las presiones parciales de A y de B en esa mezcla; sabiendo que la solución contiene 25% en mol de B.
b) La presión de vapor total sobre la solución;

Resp. a)PA = 412.5 mmHg, PB = 62.5 mmHg;  b) 475 mmHg.

14.- En la figura siguiente se muestra el diagrama de fases para una mezcla de 200 moles de A y B a 1 atm de presión. Una mezcla al 20% molar de A, se destila hasta que el punto de ebullición del residuo alcanza los 80ºC.

  1. ¿A qué temperatura inicia la ebullición de la mezcla?  T = 75 ºC
  2. ¿Qué composición tiene el primer vestigio de vapor yAi?  70%
  3. ¿Qué composición tiene la última gota del destilado yAf?  55%
  4. ¿Cuál es la composición del destilado? 62.5%
  5. ¿Cuál es la composición del residuo? 12%
  6. ¿Cuántos moles tiene el destilado? D = 31.68 moles.
  7. ¿Cuántos moles tiene el residuo?    R = 167.3 moles.

15.-Una mezcla de butano y pentano está en equilibrio a 3 atm de presión y 37.8ºC. Calcular las composiciones de los líquidos y del vapor:
a)Utilizando la Ley de Raoult. (Pº pentano = 830 mmHg; Pº butano = 2650 mmHg).
b)Utilizando la Ley de Henry. Los valores de las constantes de Henry a 3 atm y 37.8ºC son:
H’ butano = 1.15; H’ pentano = 0.36

16.- 200 moles de una mezcla de A y B con un punto inicial de ebullición de 65ºC destilan hasta que el punto de ebullición del residuo remanente alcanza los 75ºC. Utilizando el diagrama del problema anterior, determine:
a) La composición inicial de la mezcla.                               d) Los moles de destilado y de residuo.
b) La composición del residuo.                                            c) La composición del destilado.

17.-Los compuestos A y B forman soluciones casi ideales. A 50ºC, la presión de vapor de B puro es la mitad de la de A puro. Una solución conteniendo 0.2 moles de B y 0.8 moles de A, tiene un punto de ebullición normal de 50ºC. Calcule PºA y PºBB a 50ºC.

18.-Una mezcla de clorobenceno y bromobenceno destila a una presión de 1 atm. Calcular la composición de la mezcla que hierve a 136.7ºC y la composición de los vapores que estan en equilibrio con esta mezcla. La presión de vapor del clorobenceno puro a esta temperatura es de 863 mmHg y la del bromobenceno es de 453 mmHg.

19.-Una sustancia orgánica fué destilada con vapor de agua a una presión de 735.1 mmHg y una temperatura de 97.6ºC. El destilado contiene 68.2 g de sustancia por 100 g de destilado. Suponga completa inmiscibilidad de ambos líquidos. Calcule el peso molecular de la sustancia (Hvap agua = 9789 cal/mol).

20.- Dos líquidos A y B, forman una solución ideal. A una temperatura específica, la presión de vapor de A puro es de 200 mmHg, mientras que la de B puro es de 75 mmHg. Si el vapor sobre la mezcla consiste en el 50% en mol de A ¿Cuál es el porcentaje de A en el líquido?

21.-El hidrocarburo terpineno se encontró que destilaba libremente en vapor de agua a una temperatura de 95°C, cuando la presión atmosférica era de 744 mmHg; la presión de vapor del agua pura a esta temperatura es de 634mmHg. El destilado contenía 57% en masa de terpineno, calcule su peso molecular.

22.- Una solución líquida ideal de dos sustancias está en equilibrio con su vapor. La presión total es de 0.8 atm y la fracción mol de la sustancia A en el vapor es de 0.5. Las presiones de vapor de los líquidos puros son: P°B =  0.5 atm y P°A = 2 atm. ¿Cuál es la composición de la fase líquida?

23- El etanol (C2H5OH) y el metanol (CH3OH) forman disoluciones prácticamente ideales. A 20ºC, la presión de vapor del etanol puro es de 44.5 mmHg y la del metanol puro de 88.7 mmHg. Calcular el porcentaje en masa de metanol contenido en la fase de vapor correspondiente a una disolución formada por partes iguales en masa, de ambas sustancias.

24.-El coeficiente de absorción de Bunsen del oxígeno a 19.94ºC, es de 0.03097 atm-1. ¿Cuántos moles de oxígeno del aire (21% en vol. de O2, 79% en vol de N2) a la presión total de 1 atm podrían disolverse en un litro de agua a esa temperatura?

25.-El coeficiente de absorción de Bunsen para O2 en agua, a OºC y 10ºC son respectivamente, 0.04889 y 0.03802 atm-1; calcule la entalpía de solución del oxígeno en agua.

26.-El argón es ligeramente soluble en una mezcla fundida de floruros de litio, sodio y potasio.
a)Determine la constante de la Ley de Henry a partir de los siguientes datos a 800ºC:

P (atm)

2.03

1.51

1.00

Solub. x10-8 (mol/cm3)

6.84

5.16

3.40

27.-Los buzos sufren colapsos cuando se forman burbujas de N2 en su corriente sanguínea al emerger muy rápidamente de las profundidades. Calcule la solubilidad (mol/l) del N2 en agua (ésta es aproximadamente igual a la solubilidad en la sangre) considerando: r = 1.01 g/cm3, H = 86 x103 atm.

a) Al nivel del mar.
b) A una profundidad de 300 pies debajo de la superficie del océano.

28.-Una mezcla de butano y pentano está en equilibrio a 3 atm de presión y 37.8ºC. Calcular las composiciones de los líquidos y del vapor:
a)Utilizando la Ley de Raoult. (Pº pentano = 830 mmHg; Pº butano = 2650 mmHg).
b)Utilizando la Ley de Henry. Los valores de las constantes de Henry a 3 atm y 37.8ºC son:
H' butano = 1.15; H' pentano = 0.36.

 

 

 

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