Fisicoquímica: Ejercicios Ley de Henry y Extracción

1)      4L de una solución acuosa contiene 2 g/lt de Cu+2 que desean ser extraídos hasta alcanzar un 98% de recuperación. El solvente que se usará tiene un D=3.2 y se va a extraer con 2 L/etapa. Para la reextracción se dispone de 3 opciones, y cada uno de estos posibles solventes operarían en 3 etapas (R1=0.78 – R2=2.25 – R3=5.1) % de reextracción=80%. Calcule:

a)       Número de etapas requeridas para recuperar Cu+2

b)      Volumen que se usaría de cada reextractante y concentración de Cu+2 en el acuoso rico en cada caso

2)      Un complejo industrial emite un gas que contiene esencialmente CO2 y aire después de haber sido purificado, con el fin de cumplir con normas ambientales que impiden concentraciones mayores al 0.1% de CO2 base seca en los gases de chimenea. Un estudio de unas aguas cercanas a las emisiones de CO2 indica que en esta existe una concentración de 100 ppm de CO2 a 25ºC. Conocido el coeficiente de Bunsen a 25ºC del CO2: 0,6932  y la presión de vapor del agua a 25ºC Pv=0.0307 atm, calcular:

a)       La constante de Henry del CO2

b)      La concentración de CO2 en la fase gaseosa (base seca). ¿Se cumplen las normativas ambientales?

3)      La fracción molar del metano disuelto en agua se puede calcular a partir de las constantes de la ley de Henry de 4.13104 atm a 25ºC y 5.77104 atm a 50ºC. Calcular la solubilidad del metano a estas temperaturas para una presión de metano de 1 atm sobre la solución. Calcular el coeficiente de Bunsen a ambas temperaturas. ¿Cuánto metano se puede disolver a 5 atm de presión parcial y 200ºC.

4)      Se puede considerar que las bebidas gaseosas son una disolución de CO2 y agua. Para envasar las bebidas se utiliza un dispositivo que adiciona CO2 a una presión parcial de 10atm a 0ºC. Si el coeficiente de Bunsen es de 0.7566 para el CO2 a 0ºC. ¿Cuánto CO2 se disuelve en la bebida gaseosa?. Luego de saturar con CO2, se tapa la botella y se supone que en el cuello de la botella solo queda aire. Asumiendo que justo antes de que usted destapa la botella de bebida gaseosa la temperatura es de 25ºC y la presión total es 2atm en el cuello de la botella, ¿Cuál es la composición del gas y del líquido?. Puede suponer que al destapar la botella solo hay disuelta en el líquido una centésima parte del CO2 que se había introducido inicialmente.

5)      5 litros de una solución acuosa tienen una concentración de 5 g/l de Fe+2 y 12 g/l de Cu+2. Se desea extraer la máxima cantidad posible de ambos cationes y para ello se dispone de 3 posibles solventes orgánicos, tales que:

Solvente 1: DFe1=3.45; DCu1=0.25

Solvente 2: DFe1=4.12; DCu1=3.75

Solvente 3: DFe1=1.23; DCu1=1.21

El proceso de extracción se hace en 5 etapas con 1 litro del solvente orgánico por etapa. Escoja el solvente apropiado y calcule las concentraciones de ambos cationes en el orgánico rico y el acuoso pobre.

Luego se procede a la reextracción, con un solvente acuoso cuyo RFe=2.45 y RCu=3.12. ¿Cuántas etapas debe tener la reextracción si se desea recuperar al menos el 95% del Cu, si se utilizan 0.8 L de solvente por etapa? Calcule las concentraciones en el acuoso rico y en el orgánico pobre.

6)      126 g de una sustancia orgánica se disuelven en un litro de agua bajo la presión parcial de este de 0.1 atm. Si el PM de esta es 88.11 g/gmol. ¿Cuál es el valor de la constante de Henry  y el valor del coeficiente de Bunsen?

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Ingeniero Químico (Universidad de Los Andes - 2006). Profesor Asistente adscrito al Departamento de Química Industrial y Aplicada de la Escuela de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería en la Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela. Asociado al Laboratorio de Formulación Interfases Reología y Procesos (FIRP) de la Facultad de Ingeniería (ULA) como investigador desde el 2006.