TALLER: EQUILIBRIO QUIMICO

INTRODUCCION

El criterio de equilibrio químico es el estado en el que las actividades químicas o las concentraciones de los reactivos y los productos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. En sistemas adiabáticos, el equilibrio químico se establece cuando la entropía del sistema reactivo alcanza un máximo valor. Sin embargo, las condiciones de equilibrio químico que se encuentran en la práctica no son adiabáticos. Por lo tanto es necesario desarrollar el criterio general para el análisis de equilibrio químico aplicable para cualquier sistema.OBJETIVOS

- Aplicar el criterio general para el análisis de equilibrio químico, en mezclas reactivas de gases ideales.

- Aplicar el principio de la conservación de masa a sistemas reactivos para determinar las ecuaciones de reacción balanceadas.

- Determinar la relación existente entre el factor de aireación y la concentración de productos.

EJERCICIO 1

Se tiene un proceso de combustión de butano. Un análisis de humos indica la presencia de CO, OH y NO en los gases de combustión. El proceso se realiza con factores de aireación en un rango de 1.0 a 1.4. Determine la influencia del factor de aireación en la producción de estas especies de combustión incompleta mediante graficas que muestren este comportamiento. El aire de la combustión tiene una temperatura de a) 25°C y b)300°C. Se puede considerar seco.Pm=100

"REACCION TEORICA = C4H10+at(O2+3.76N2)=CO2+YH2O+ZN2"at=6,5

"REAACION REAL = C4H10+at*n(O2+3.76N2)=MCO2+YH2O+ZN2+LCO+WOH+ANO+BO2+SH2""Balance deCarbonos" 4=M+L"Balance de Hidrogenos"10=2*Y+W+2*S"Balance de Oxigenos"at*n*2=2*M+Y+L+A+2*B"Balance de Nitrogeno"at*n*3,76*2=2*Z+A

"ECUACIONES DE EQUILIBRIO QUIMICO"

"H2Oa=0,5H2+OH"

K_H2Ob=((((S)*W^0,5)/(Y))*(((Pm/M+Y+Z+L+W+A+B+S)))^0,5)

"0,5N2+0,5O2=NO"

K_N2=((((A))/((Z^0,5)*(B^0,5))*(((Pm/M+Y+Z+L+W+A+B+S)))^0))

"CO2=CO+0,5O2"

K_CO2=((((L)*B^0,5)/(M))*(((Pm/M+Y+Z+L+W+A+B+S)))^(0,5))

"H2Ob=H2+0,5O2"

K_H2Oa=((((S)*B^0,5)/(Y))*(((Pm/M+Y+Z+L+W+A+B+S)))^0,5)

K_CO2=Interpolate('equilibrio';'T';'K_CO2';T=Tllama)K_N2=Interpolate('equilibrio';'T';'K_N2';T=Tllama)K_H2Oa=Interpolate('equilibrio';'T';'K_H2Oa';T=Tllama)K_H2Ob=Interpolate('equilibrio';'T';'K_H2Ob';T=Tllama)

" TEMPERATURA DE LLAMA"

Hp=Hr

"Productos"

hCO2=Enthalpy(CO2;T=Tllama)hH2O=Enthalpy(H2O;T=Tllama)hN2=Enthalpy(N2;T=Tllama)hCO=Enthalpy(CO;T=Tllama)hOH=Enthalpy(OH;T=Tllama)hNO=Enthalpy(NO;T=Tllama)hO2=Enthalpy(O2;T=Tllama)hH2=Enthalpy(H2;T=Tllama)

Hp=(M*hCO2)+(Y*hH2O)+(Z*hN2)+(L*hCO)+(W*hOH)+(A*hNO)+(B*hO2)+(S*hH2)

"Reactivos"

hC4H10r=Enthalpy(C4H10;T=298)hO2r=Enthalpy(O2;T=Treact)hN2r=Enthalpy(N2;T=Treact)

EJERCICIO 2

Cuando un objeto entra en la atmósfera de la tierra a alta velocidad, la temperatura detrás de la onda de choque en la vecindad del objeto puede ser demasiado alta. Suponga que esta temperatura es de 3750°C y la presión es de 240 Pa y determine el grado de disociación del oxígeno (O2 en O) asumiendo que la disociación del N2 es despreciable. Grafique el resultado en función de la variación de la temperatura.Plantee la misma situación anterior pero ahora la temperatura es de 4250°C y se requiere determinar ahora la disociación del N2 asumiendo que todo el O2

se disocia. Grafique el resultado en función de la variación de la temperatura. Compare resultados y concluya."REACCION O2 + 3.76N2 = A*O2+B*0+3.76*N2"

"DISOCIACION O2=2O "

P=240

T=3750

K_O2=Interpolate('equilibrio';'T';'K_O2';T=3750)

"BALANCE DE O"

2=2*A+B

K_O2=(((B*B)/A)(0.24/(A+B+3.76))^(2-1)

A=0.1554

B=1.689

KO2=0.7863P=240

"REACCION O2 + 3.76N2 = O2+X*N2+Y*N"

"DISOCIACION N2=2N"

P=240

T=4250

K_N2= 0.068768-0.000183841*T+1.90398*10 ^-7*T^2-9.83104*10^-11*T^3+2.68759*10^-14*T^4-

3.71468*10^-18*T^5+2.04175*10^-22*T^6

"BALANCE DE N"

2*3.76=2*X+Y

K_N2=(((Y^2)/X)*(240/(X+Y+2)) ^(2-1)

PARA TEMPERATURA DE 4250°C

K_N2=0.0005134

P=240

T=4250

X=3.757

Y=0.006805