Conversión soluciones

BEATRIZ OÑORO DEL COTILLO

4° B – C  – CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

ACTIVIDAD Nº 1: CONVERSIÓN DE UNIDADES

1. El monitor de una estación de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria promedio para el SO 2 de 480 g/m3 a 30 0C y a 1 atm, ¿cuál será la concentración de SO 2 en ppm? Peso molecular SO 2 = 32 g S/mol + 2 · 16 g O/mol = 64 g SO 2/mol 480 µg SO2/m3 = 480 · 10 -6 g SO2/m3 Temperatura

→

Moles de SO2

30°C = 303 K 

→

Volumen de SO2

n=

→

m Pm

/

PV = nRT

$10K6 g 480 n= 1 64 g$molK →

V  =

1 ppm = (L contaminante / 10 3 L aire)

/

n := 7.5$10K6 mol SO2

0 7.5$10K6 mol$0.082 atmLK K1molK1$303 K 1 = 1.86 · 10 -4 L 1 atm →

1.86 · 10-4 L · 103 ppm/L

→

0.186 ppm SO2

2. Se observa que la concentración diaria promedio para el monóxido de nitrógeno en una estación de monitoreo es de 40 g/m3 a 25 0C y 750 mm de presión, ¿Cuál será la concentración de NO en ppm? Peso molecular NO = 14 g N/mol + 16 g O/mol = 30 g NO/mol 40 µg NO/m3 = 40 · 10-6 g NO/m3 Temperatura 25°C = 298 K  Presión 750 mmHg = 0.987 atm →

→

Moles de NO

→

Volumen NO

→

n=

m Pm

/

PV = nRT

40$10 K 6 g n= 1 30

→

n = 1.3 · 10 -6 mol

g$molK

→

V  =

1 1 0 1.3$ 10K 6 mol$ 0.082 atm L atm  L K K molK $ 298 K 1 = 3.22 · 10 -5 L 0.987 atm

1 ppm = (L contaminante / 10 3 L aire)

→

3.22 · 10-5 L · 103 ppm/L

→

3.22 · 10 -2 ppm NO

BEATRIZ OÑORO DEL COTILLO

4° B – CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

3. El monitor de una estación municipal de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria promedio de ozono de 20 g/m3 a 200C y 1 bar, ¿cuál será la concentración de ozono en ppb? Peso molecular O3 = 3 · 16 g O/mol = 48 g O/mol 20 µg O3/m3 = 20 · 10 -6 g O3/m3 Temperatura 20°C = 293 K  Presión 1 bar · (1 atm/1.013 bar) = 0.987 atm →

→

Moles de O3

n=

→

Volumen O3

→

m Pm

→

PV = nRT

→

V  =

20$ 10 K 6g 1 48 g$molK

n=

0 4.16 $ 10K7

1 ppb = (L contaminante / 10 6 L aire)

→

n = 4.16 · 10 -7 mol 1

1 = 10.13 · 10 -6 L

1

mol$ 0.082 atm  L K K molK $ 293 K  0.987 atm

10.13 · 10 -6 L · 106 ppb/L

→

→

10.13 ppb O 3

4. El gas de un tubo de escape de un camión contiene un 2,2% en volumen de monóxido de carbono, ¿cuál será la concentración de CO en mg/m 3 a 30 0C y 1,02 atmósferas? Peso molecular CO = 12 g C/mol + 16 g O/mol = 28 g CO/mol

Temperatura Moles CO

→

30°C = 303 K 

PV = nRT

→

→

n=

1.02 atm $ 22 l

0.082 atm  L K K 1mol K 1 $ 303 K 

→

n = 0.903 mol CO/m3 de aire

0.903 mol CO/m3 de aire · 28 g/mol CO

→

Concentración CO = 25.29 g/m3 = 25290 mg/m3

5. La concentración de monóxido de carbono en el humo de un cigarrillo alcanza concentraciones próximas a 450 ppm. Determine el porcentaje en volumen y la concentración en mg/m 3 a 20 0C y a 1,1 atm. Peso molecular CO = 12 g C/mol + 16 g O/mol = 28 g CO/mol Temperatura 20°C = 293 K  →

450

 ppm

=

PV = nRT

450 l 106

→

CO

l de aire

n=

=

450 cm 3CO 1 m3 aire

1.1 0.082

→

Volumen CO = 0.45 L

atm $ 0.45 l

atm  L K 

K1

mol

K1

$ 293 K 

→

n = 0.0206 mol CO/m 3 aire

BEATRIZ OÑORO DEL COTILLO

4° B – CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

0.0206 mol CO/m3 aire · 28 g/mol CO = 0.577 g/m 3 aire

→

Concentración CO = 577 mg/m 3

6. Una instalación de producción de energía térmica quema carbón como combustible y produce unas emisiones gaseosas de 6,8 Nm 3 por kg de combustible incinerado. Calcule cuál será la concentración de partículas, expresada en mg/Nm 3 en los gases de emisión, si se generan 7,2 kg de partículas por tonelada de combustible incinerado. Emisiones de partículas generadas: 7.2 kg part/Tm combustible = 7.2 · 10 combustible

-3

kg part/kg

Concentración de partículas en el total de emisiones gaseosas: 7.2 $ 10 K 3kg  part $ kg combustibleK1 Concentración = 6.8  Nm3 $ kg K 1combustible

→

1.06 · 10-3 kg/Nm3 = 1060 mg/Nm3

7. Siguiendo con el problema (6). Si se obliga a que el contenido en dióxido de azufre de los gases que se emiten a la atmósfera sea inferior a 3000 mg/Nm 3, exprese esta concentración en ppm e indique cuanto SO 2 se libera, como máximo, por cada kg de combustible incinerado con esta concentración - Concentración de SO 2 en ppm: 3000 mg/Nm3 = 3 g/Nm3 n=

m Pm

n=

→

PV = nRT

→

3g 64 g$molK1

V  =

→

n = 0.047 mol SO 2

0 0.047 mol$ 0.082

atm  L K K 1 atm

1

1

1

mol K $ 273 K 

→

V = 1.05 L SO 2

Concentración en ppm = 1.05 L · 10 3 = 1050 ppm de SO2 - Liberación de SO2 1050 ppm = 1050 cm 3/m3 Multiplicando la concentración de dióxido de azufre por el volumen de emisiones: 1050 cm3/m3 · 6.8 m3/kg combustible = 7140 cm 3/kg combustible = 7.14 L/Kg combust. PV = nRT

→

Masa de SO2

n = 0.319 mol de SO 2/kg combustible →

m = n · Masa molecular = 0.319 mol/Kg · 64 g/mol

Liberación máxima de SO 2 = 20.42 g / kg combustible incinerado