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Orientación Universidad
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Ejercicio de balance, Apuntes de Química

Ayuda a resolver y entender ejercicios de balance de materia

Tipo: Apuntes

2023/2024

Subido el 17/09/2024

dulce-maria-garatachea-hernandez
dulce-maria-garatachea-hernandez 🇲🇽

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bg1
PROBLEMA RESUELTO: El ácido de desecho de un proceso de nitración contiene 21 % de
HNO
3
, 55 % de H
2
SO
4
y 24 % de H
2
O en peso. Este ácido va a ser concentrado para obtener
28 % de HNO
3
y 62 % de H
2
SO
4
mediante la adición de ácido sulfúrico concentrado que
contiene 93 % de H
2
SO
4
y ácido nítrico concentrado que contiene 90 % de HNO
3
. Calcular
los pesos de los ácidos de desecho y concentrados que tienen que ser combinados para
obtener 1000 lb de la mezcla deseada.
SOLUCION:
Diagrama del proceso:
Base de cálculo: 1000 lb de ácido final
Sean:
m
AD
: masa de ácido de desecho
m
AS
: masa de ácido sulfúrico (93 %)
m
AN
: masa de ácido nítrico (90 %)
m
AF
: masa de ácido final
Balance de masa total:
AFASANAD mmmm
=
+
+
1000mmm
ASANAD
=
+
+
Balance para el ácido sulfúrico:
620930550 .xm.xm.xm
AFASAD
=+
620m 93.0m 0.55
ASAD
=+
MEZCLADOR
21 % HNO
3
55 % H
2
SO
4
24 % H
2
O
90 % HNO
3
93 % H
2
SO
4
28 % HNO
3
62 % H
2
SO
4
m
AD
m
AN
m
AS
m
AF
ecuación 1
ecuación 2
pf2

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PROBLEMA RESUELTO: El ácido de desecho de un proceso de nitración contiene 21 % de HNO 3 , 55 % de H 2 SO 4 y 24 % de H 2 O en peso. Este ácido va a ser concentrado para obtener 28 % de HNO 3 y 62 % de H 2 SO 4 mediante la adición de ácido sulfúrico concentrado que contiene 93 % de H 2 SO 4 y ácido nítrico concentrado que contiene 90 % de HNO 3. Calcular los pesos de los ácidos de desecho y concentrados que tienen que ser combinados para obtener 1000 lb de la mezcla deseada.

SOLUCION:

Diagrama del proceso:

Base de cálculo: 1000 lb de ácido final

Sean:

mAD: masa de ácido de desecho

mAS: masa de ácido sulfúrico (93 %)

mAN: masa de ácido nítrico (90 %)

mAF: masa de ácido final

Balance de masa total:

mAD +mAN+mAS=m AF

m AD +mAN +mAS = 1000

Balance para el ácido sulfúrico:

m (^) AD x 0. 55 +mASx 0. 93 =mAFx 0. 62

0.55 mAD + 0. 93 mAS = 620

MEZCLADOR

21 % HNO 3

55 % H 2 SO 4

24 % H 2 O

90 % HNO 3

93 % H 2 SO 4

28 % HNO 3

62 % H 2 SO 4

mAD

mAN

mAS

mAF

ecuación 1

ecuación 2

Balance para el ácido sulfúrico:

m (^) AD x 0. 21 +mANx 0. 9 =mAFx 0. 28

0.21 mAD + 0. 9 mAN = 280

Solución del sistema de ecuaciones (3 x 3):

  • Despejando mAS en la ecuación 1 y reemplazando en la ecuación 2:

mAS = 1000 - mAD-m AN

0.55 mAD + 0. 93 (1000-mAD-mAN)= 620

0.38 mAD + 0. 93 mAN = 310

  • Las ecuaciones 3 y 4 forman un sistema 2 x 2:

0.21 mAD + 0. 9 mAN = 280 0.38 mAD + 0. 93 mAN = 310

m (^) AD = −

x x

x x

m (^) AN = −

x x

x x

  • Con estos valores se calcula la masa de ácido sulfúrico:

mAS = 1000 - mAD-m AN

m (^) AS = 1000 - 126.8- 281. m (^) AS = 591. 7

En resumen: Masa de ácido desecho: 126.8 lb Masa de ácido nítrico (90 %): 281.5 lb Masa de ácido sulfúrico (93 %): 591.7 lb Masa de ácido concentrado: 1000 lb

ecuación 3

ecuación 4