Foros Ciencias Galilei

Antes que nada un saludo para todos los del foro ya que es mi primer día.
Tengo una duda referente a dos problemas sobre contaminación del aire, en concreto piden composición del aire a partir de un volumen de aire. Os los pongo a continuación a ver si alguién me puede ayudar.
Gracias

1. Se hace pasar una muestra de 10 L de aire (a 25ºC y 760 mm de Hg) a tarves de 45 ml de Ba(OH)₂ 0.01 M, valorandose el exceso de Ba(OH)2 que no ha reaccionado con H₂C₂O₄  de concentracion 0.05 N, gastandose 2 mL de dicho ácido. Calcular el contenido de la muestra en CO₂, en % en volumen y en ppm. Escribir las reacciones que tienen lugar.

2. Se hace pasar una muestra de 2 m³ de aire a través de un filtro, a una presión de una atmosfera y 25ºC. Calcular la acidez de la muestra expresandola como ppm de H₂SO₄, sabiendo que se han gastado 25 mL de disolución de NaOH 0.002 N para llevar a cabo la valoración. Escribir las reacciones que tienen lugar.

En el problema 1 tengo la duda que como no me dan la composición del aire como sé yo exactamente que cantidad de CO₂ de los 10 L de aire debo considerar que reaccionan con el Ba(OH)₂ ?

En el problema 2 mi duda es en concreto de los 2m³ de aire en general que es lo que valoro con la disolución de NaOH, más que nada por que no sé en concreto que reaccion de valoración es la que hacemos. Además el resultado me pide ppm de H₂SO₄.

Gracias a todos

Vete mirando este enlace:

Balances de materia (uclm.es)

Antes que nada gracias por enviarme esos apuntes de ingenieros sobre balance de masas pero lo que no sigo viendo de todas formas es que en los enunciados que preguntaba yo en ningun momento me dan la composición del aire y por lo tanto de los moles de aire que como mucho puedo calcular por la ecuación de los gases ideales a partir del V, P y T, no puedo averiguar la cantidad de CO₂ que en principio es lo que creo reacciona en el problema 1 con el Ba (OH)₂ formando el precipitado de BaCO₃. Eso de que no me den la composición del aire me pierde !!!!

En los que he mirado de los que me envías tú, cuando hablan de aire o de mezcla de gases si que te dan la composición siendo lo normal en mezcla de gases el % en volumen.

A ver si se te ocurre a tí alguna idea para comerse esos dos problemas.
De todas formas muchas gracias por tú respuesta.

Joan

Hola,

El aire está compuesto fundamentalmente por 78,08% (78 %) de nitrógeno (N₂), 20,94% (21 %) de oxígeno (O₂), 0,035% de dióxido de carbono (CO₂) y 0,93% de gases inertes, como argón y neón.

A efectos prácticos (en los problemas del enlace puesto) se toma:

N₂  → 78%
O₂ →  21%
Ar   → 1% (que no participa en reacción)

Los tantos por cientos están dados en volumen.

Composición del aire (Wiki)

Hola,

La cantidad de CO₂ de la muestra es una incónita que tienes que evaluar sabiendo que:

CO₂ + Ba(OH)₂ ----> BaCO₃ + H₂O

Luego:

Ba(OH)₂ +  2  H₂C₂O₄  --> Ba(HC₂O₄)₂ + 2 H₂O

Te dan datos para poder calcular lo pedido.



Hola,

45 ml de Ba(OH)₂ 0.01 M  =>  0,01·0,045 = 45·10^-5 mol = 4,5·10^-4 mol

El Ba(OH)₂ que no ha reaccionado con CO₂, reacciona (nº equivalentes iguales) con  H₂C₂O₄.

nº equivalentes = N·V = 2·10^-3·0,05 = 10^-4 = moles·val =>  nº moles = ½·10^-4 mol (cada equivalente tiene medio mol)

½·10^-4 mol (de hidróxido Ba) que no ha reaccionado con CO₂

Con CO₂ reaccionó:   moles = 4,5·10^-4 - 0,5·10-4 = 4·10^-4 mol

CO₂ + Ba(OH)₂ ----> BaCO₃ + H₂O

La reacción tiene lugar mol a mol. Luego en la muestra había 4·10^-4 mol de CO₂

que son 4·10^-4·44 = 17,6·10^-3 g (17,6 mg)

Vamos a calcular el volumen de 4·10^-4 mol de CO₂ (a 25ºC y 760 mm de Hg):

V = n·R·T/P =  4·10^-4·0,082·298/1 = 97,744·10^-4 L

%1 → V = 97,744·10^-4/10 = 97,744·10^-5          (97,74·10^-3 % = 0,097%)


La densidad del aire es 1,18 kg/m³ (a 25 °C). 10 L son 1180 g/m³·0,01 = 11,8 g

%1 peso = 17,6·10^-3/11,8 =  1,4915·10^-3    (1491,5 ppm)

Esto es lo que yo haría. Puede haber errores. Estudialó. Sale un contenido muy alto en CO₂

Gracias por tú ayuda !!!!
Acabo de llegar ahora mismo a casa y todavía no había mirado el correo.
Mañana miraré de plantearme los cálculos con tus indicaciones y te digo algo.
Las dos reacciones si que las tengo claras. Lo que no tenía claro era como a partir de los moles de aire que si los puedo calcular por PV =nRT, calcular entonces la cantidad de CO2 en el aire ya que los % de los componentes mayoritarios en el aire son tres como tú ya me dices diferentes al CO2. También me planteé el cálculo más o menos como tú me indicas y mañana me lo reviso.

Gracias y te comento mañana algo en el foro.

Hola Galilei
Ya me he mirado esta mañana el planteamiento del problema núm. 1 que me proponías y la primera parte la tengo como tú.
A partir de la cantidad inicial que nos dan de Ba(OH)2 nos podemos calcular los moles iniciales que tenemos de Ba(OH)2 y a partir de la valoración con el ácido oxálico nos podemos calcular la cantidad de Ba(OH)2 que no ha reaccionado con el CO2 del aire.

moles iniciales de Ba(OH)2 = 4,5E-04
moles de Ba(OH)2 que no han reaccionado con el CO2 del aire = 5E-05
( estos son los que se valoran con el ácido oxálico )

Por la diferencia entonces calculamos los moles de Ba(OH)2 que SI han reaccionado con el CO2 del aire : 4,5E-04 - 5E-05 = 4E-04 moles de Ba(OH)2 que SI reaccionan con el CO2 del aire.

Entonces, por la estequiometria de la reacción, calculamos los moles de CO2 que como tenemos estequiometría 1:1 tenemos que los moles de CO2 presentes en el aire son también :  

4E-04 moles de CO2 presentes en la muestra de 10l de aire.

Ahora lo que he hecho yo para calcular el % en volumen de CO2 en la muestra de aire, creo bajo mi punto de vista y si quieres me lo consideras tú, es calcular con estos moles a partir de la ecuación PV=nRT el volumen de CO2 con estos moles :

1 . V = 4E-04 . 0,082 . 298

Con lo que obtenemos un volumen de CO2 de 9,7744E-03 l de CO2

Entonces para calcular la composición en % en volumen de CO2 de la muestra de 10l de aire yo considero que únicamente lo que tenemos que hacer es tan sencillo como :

[( 9,7744E-03 l CO2 ) / 10l aire] . 100 = 0,097744% en volumen de CO2

Después para calcular la composición de CO2 en la muestra pero en ppm, como las ppm no son otra cosa que mg/l :

Paso los moles de CO2 a gramos y de gramos a miligramos : 17,6mg de CO2
Y este valor dividido por el volumen de muestra que son 10l de aire tenemos que :

( 17,6mg CO2 ) / 10l aire : 1,76ppm CO2

Creo que esto es lo correcto pero dame tú opinión que la valoro mucho y te la agradezco.

Ahora  voy a mirarme el segundo anunciado, si te animas ya lo sabes.
Un abrazo

A ver que opinais sobre esta resolución del problema que planteaba :

Como hemos gastado 25ml de NaOH 0,002N para llevar a cabo la valoración :

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Calculo los moles de NaOH necesarios para la valoración del H₂SO₄ :

La Molaridad coincide con la Normalidad en el caso del NaOH.

0,025l× ( 0,002 moles NaOH ) / l = 5·10^-5 moles de NaOH

Calculo a partir de los moles de NaOH los moles de H₂SO₄ :

5·10^-5 moles de NaOH x ( 1 mol H₂SO₄ / 2 moles NaOH ) = 2,5·10^-5 moles H₂SO₄

Como me piden las ppm de H₂SO₄ en la muestra de 2m³ de aire y las ppm son mg / l :

Calculo primero los mg de H₂SO₄ :

2,5·10^-5 moles de H₂SO₄ x ( 98g H₂SO₄ / 1 mol H₂SO₄ ) x ( 1000mg / 1g ) = 2,45mg H₂SO₄

Pasaré también los m³ de muestra a l : 2m³ = 2000 l de muestra

Por lo tanto las ppm de H₂SO₄ de la muestra :

( 2,45mg / 2000l ) = 1,225·10^-3 ppm de H₂SO₄

La verdad que el resultado lo encuentro tal vez demasiado pequeño y lo que no utilizo para nada del enunciado por que considero que no lo necesito son los valores que nos daban de presión y temperatura.

El enunciado también pedía escribir las reacciones que tienen lugar. Para mí solo hay una que es la valoración de la sosa con el sulfúrico ( reacción que ya he escrito ) y si piden más de una la única que se me ocurre sería poner también en forma iónica la misma reacción :

H₃O⁺ + OH^- → 2H₂O

Por favor decídme que opinais.
Gracias.

Hola,

Yo lo veo correcto. Yo la duda que tenía era sobre la interpretación de ppm. Tú lo has tomado como masa sobre volumen.

En cuanto a las demás reacciones no se me ocurre ninguna. A ver si alguien más tiene alguna idea.