TQ 4. La siguiente reacción de ismerización se prduce a 4 a una presión tal que el sistema se encuentra también en equilibri líquid-vapr: AT n butanl i butanl () l () l alcular la P T las cmpsicines de cada fase en esas cndicines. P i-but (4 ) = 9,48 mmhg P n-but (4 ) = 9, mmhg - Para la mezcla i-butanl () - n-butanl () se cumplen las siguientes ecuacines de crrelación: ln γ = A + B lnγ = A + B lim γ X =.8 lnγ lnγ (4 ) =. 98 (4 ) TQ 4. REAION QUÍMIA - DISTRIBUION En un reactr se prduce la siguiente reacción a 5 atm 7 K: AT n heptan tluen + ( g) ( g) 4H ( g) n partiend de H heptan cn hidrgen = 4 nheptan Lueg de alcanzad el equilibri se enfría a 5 se separa slamente el H, quedand una mezcla líquida de n-heptan tluen. Para etraer el tluen se usa un slvente de PM = 5,7 g/ml, en el que n se disuelve el heptan. alcular que cantidad de slvente se debe agregar pr Kg de la mezcla líquida, para btener la slución de heptan purificada cn n-heptan =,95. H n-heptan =.95 H n-heptan n-heptan H Tluen (g) n-heptan Tluen n-heptan Tluen slvente Tluen slvente - p - Sistema n-heptan - tluen (5 ): γ n-heptan =.488 γ Tluen =.8 - Sistema slvente - tluen (5 ): γ Tluen = 4.44 γ slvente = 9.47 - Usar la ecuación de Margules de cnstantes para calcular γ i.
TQ 4. Determinar la cmpsición de equilibri del siguiente sistema reaccinante a la temperatura de 9 º P = atm: H O + H 6 G H 7 OH H O L H 7 OH - Equilibri L-V H 7 OH () - H O () a P = atm: T (º) 88.95.8.5 87.8.48.45 88.8.6.5 95.5.96.9 5 cal - c p =.5 + 4.5 * T +.74 * T ( ) H6 (g) ml K 5 cal - c p =.7 + 9.5 * T + 5.8 * T ( ) H7OH (g) ml K Eplicar criteris, supsicines aprimacines que se realicen. TQ 4.4 alcular la temperatura cmpsición de la primer gta de líquid cndensad a atm de una mezcla gasesa de O, H, H OH H O cua cmpsición es idéntica a la de salida de un reactr de síntesis de metanl que pera a º atm, el cual es alimentad pr una mezcla gasesa de la siguiente cmpsición: =.4. O H O = - Reacción de síntesis: O( g) + H (g) HOH(g) 965.5 - ln K =.5 + 7.78ln T + 5.4 * T T - K γ =. - Slución binaria líquida metanl () - agua (): ec lím g 7º =. 68 - Sistema crrelacinad pr Van Laar (cnsiderar A A n función de T). - Equilibri líquid - vapr - a 7 º: p (mm Hg)..6.4 9.45.7 58.9.9.5
TQ 4.5 Una mezcla gasesa de A es calentada a 5 º en presencia de un catalizadr adecuad, prduciéndse las siguientes reaccines: A B + D K (5 º) =.7 B K (5 º) =. Alcanzad el equilibri retirad el catalizadr, se prcede a enfriar la mezcla hasta la aparición de la primera gta de líquid. Determinar la cmpsición de la gta la temperatura de equilibri. - P T = atm. - B D sn gases incndensables. n A - = n - Sistema binari A- ( atm): - nstantes de Antine: A A T º.5.95 78...7 74.7.5.68 6.8.5.777 6.5 mpuest a b c A 7.45 6. 4. 6.64 8.5.9 TQ 4.6 En un recipiente cerrad de 45 litrs de capacidad se tiene el siguiente sistema en equilibri a 55 º presión baja: HOOH : frmiat de metil HONH : frmamida HOOH H OH NH HONH H OH G L prduciéndse la siguiente reacción: HOOH + NH HONH + H OH Hallar la energía libre de frmación de la frmamida líquida a 5 º atm. - n G T =.45 (n de mles ttales en fase gas en el equilibri) =. 4 HOOH NH
c p - L HOH HONH V (lt) = 9.84 +.89.8 h frmamida(l) = -47. kcal/ml - g m l = -4.8 cal/ml (energía libre de la mezcla líquida a la cmpsición del equilibri) - c p de la reacción química - eficientes de actividad (ERSP-E ): F γ F.5.78..778.7.776.7.776.5.774 M γ M.8.6..696.5.67..646 - Sistema crrelacinad pr la ecuación de Van Laar TQ 4.7 Un reactr es alimentad cn un caudal de 6 l/h de H (g) a 5 º.5 atm un caudal de ciclhean de 4.67 g/h, prduciéndse la siguiente reacción a º.5 atm: ciclhean (g) bencen (g) + H a) alcular la cnversión de equilibri b) alcular la temperatura a la cual se cmpleta la cndensación de la mezcla a.5 atm. H vaprizadr H T = º P =.5 atm reactr cndensadr H separadr - La slución de ciclhean-bencen es crrelacinada pr la ecuación de Margules de cnstante (la slución es regular). - c p =.5 +.46T (cal/ml K) H( g ) - = 8.7. T (cal/ml K) c B( g ) p + B h m (cal/ml). 64.7. 5.. 5.7.4 7.5.5 79.8 4
TQ 4.8 REAION QUÍMIA - SÓLIDO-LÍQUIDO A partir de ls siguientes dats a º: p H4 /(p H ).5.5.57.554.58.48..87.65.5.457.96.54.477 a) alcule la cnstante de equilibri para la reacción de decarburización de un acer austenític: (aust.) + H (g) H4 (g) Justifique el estad de referencia adptad para el ptencial químic del carbn. b)sabiend además que sbre la línea a-b se cnce: a =.6 (88 º) a (5 º) =.5 sat. alcule la slubilidad del grafit en austenita a º. c) Determine el ceficiente de actividad γ Fe en la slución saturada de grafit a º. DIAGRAMA Fe - º b 5 º º 9 º 88 º 8 º a Fe α X c = 5
TQ 4.9 REAION QUÍMIA - SÓLIDO-LÍQUIDO-VAPOR Se han realizad medicines de presión de vapr de Mg sbre la slución líquida de Mg - u a distintas temperaturas cmpsicines, encntrándse que la misma puede ser representada pr la siguiente ecuación: β lgp Mg = α + T dnde α β dependen de la cmpsición según: (K) kpa Mg α β.765 6.9-696.8 6.9476-6897.9 6.968-684.94 6.9796-688 6.99-688 a) Demuestre que el sistema cmple cn la siguiente epresión: g e = A RT calcule el valr de A a K b) Para una dada temperatura la slución líquida (.85 > Mg >.78) está en equilibri cn una fase sólida intermetálica de acuerd cn: Mg + u Mgu(s) (l) (l) G = 5958.75 cal/ml (75 K) Determine la cmpsición de la fase líquida en equilibri a 75 K, sabiend que A = -.66 a esa temperatura. c) Demuestre que q Mg = ( h h ) Mg n es función de la temperatura calcule el valr del mism para Mg =.9 P A =. - mm Hg TQ 4. REAION QUÍMIA - SÓLIDO-LÍQUIDO A º atm se tienen ls siguientes equilibris: Fe Fe O (s) (s) (g) (l) (l) O (g) + Se desea cncer: a) µ ptencial químic del en la slución sólida en el estad tip (ERSI - EFM) ( s ) b) Una epresión del tip ln γ Fe = f ( ) (ERSP - EFM) ( s ) Fe c) El valr de la cnstante A de la siguiente epresión: lg γ (l) = A Fe(l) 6
d) La relación: ln a W = ln = % en pes f f (l) a T= º P Fe(l) =.844 P g =. kcal/ml Fe(l) Fe(s) + 6.6 O O Fe(s) = 76.44 atm g Fe(s) =.6kcal/ml (válid para W %) =.78 Dat adicinal: T Diagrama Fe - º austenita (slución de Fe γ ) L + austenita L Fe = s l TQ 4. - EQUILIBRIO OSMÓTIO En el sistema representad en la figura, el recipiente I se encuentra separad del recint II pr medi de una membrana permeable únicamente al agua. En el recipiente I se prduce la reacción: HO(g) + H4(g) H5OH(g) a) alcular la presión necesaria a aplicar (P) para que en el recipiente I se cumpla: 7
b) Qué sucederá cn la relación Temperatura : 5 º ρ q H O (5 º) Fracción mlar del agua en II : H O en EtOH =.9848 g/cm = q EtOH enh O = h H O H 4 = 5 cm H O ρ =.9 H O H 4 = si P es mar que la calculada en el punt a)? Hg (5 º) h = cm =.5 g/cm La slubilidad del etilen en la fase líquida es despreciable. Supner c p de la reacción cm despreciable. membrana P H 4 (g) H O (g) EtOH (g) I H O-EtOH II h h Hg TQ 4. Al pner en cntact H 4 cn eces de O, en presencia de un catalizadr adecuad, se prduce la siguiente reacción en fase gasesa a 5 : H 4 + O HOOH + H O El sistema se encuentra en equilibri líquid-vapr, siend la presión ttal de atm la fracción mlar del O en fase gasesa ( O eq ) igual a,85. a) alcular las cnstantes a, b c de la ecuación de g e. b) alcular las cmpsicines de las fases líquida vapr. 8
- g líquid e = a. e + b. e - c. e ( e = fracción mlar del frmiat de metil en la fase líquida) - ln γ HO = -. - ln γ e =,59 TQ 4. Ls gases A B reaccinan sl en presencia de un catalizadr, prduciend D de acuerd a ls siguientes equilibris: B (g) (g) K 4 =,6 A (g) + (g) D (g) K 4 = 4, Se realizó una eperiencia en la cual inicialmente sl A B estaban presentes en una relación de n A /n B =,5 el sistema alcanzó el equilibri a 4 atm. Lueg se retiró el catalizadr se enfrió a P T = atm. alcular la temperatura la cmpsición de equilibri a la cual aparecerá la primera gta de líquid a P T = atm. - B sn incndensables. - nstantes de Antine: mpuest a b c A 7,69 66,65 7,689 D 6,65 5,48 88,647 - γ D =,7 - Del equilibri líquid-vapr para el sistema A-D a 6 mmhg se btuv: X A,,,,5, P A /P A,86. -,6. -,4. - 5,9. -,7. - - El sistema binari A-D es crrelacinad cn las ecuacines de Wilsn. - Supner que las cnstantes de las ecuacines de Wilsn, Λ AD Λ DA, n dependen de T P. TQ 4.4 En un recipiente cerrad, previamente evacuad, de vlumen V = litr, se clcarn 4,48. - mles de n-butanl gases. En estas cndicines curre la reacción: n-butanl i-butanl Se enfrió el recipiente hasta el punt de rcí. alcular la temperatura, presión ttal cmpsicines de ambas fases en dich punt. - La fase líquida se cmprta cm una slución regular, siend aplicable la ecuación de Margules de una cnstante. - A T = el sistema está en equilibri, siend la cmpsición i-butanl =,5. - Ln P i-butanl (mm Hg) =,695-575,77/T(K) - Ln P n-butanl (mm Hg) = 9,56-56,65/T(K) - 7 T 8 9