Problemas resuleltos quimica

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Universidad Tecnológica de Nezahualcoyotl

Química Ambiental II

Villarreal Carrera Jesús Ángel

Problemas  “primer parcial”

Campa Hernandez Ximena Alexandra

Enero 2020

1.La fijación de nitrógeno requiere la ruptura del triple enlace de la molécula según la reacción:

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Supongamos que la reacción anterior es el resultado de la ruptura secuencial del triple enlace de nitrógeno según las reacciones:

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LA reacción (1) requiere una energía de activación para la ruptura del triple enlace de 941 kj/mol. La etapa de proceso (2) que necesita un mayor aporte energético es la reacción (2a), con una energía de activación de 527 kj/mol. Aplicando esos datos, calcular la relación entre las constantes de velocidad ( ) de las reacciones (1) y (2a) a 27°C. K es proporcional a , donde Ea es la energía de activación, R= 8.33 j/k/mol y T es la temperatura expresada en grados kelvin.[pic 6][pic 7]

b)del valor () resulta sorprendente que los microorganismos pueden fijar nitrógeno a temperatura ambiente, mientras que el procedimiento Haber requiere la aplicación de temperaturas comprendidas entre 400°C y 600°C. calcular la temperatura a la cual el valor de k1 iguala el valor de k2 a 27°C.[pic 8]

convertir

941kj/mol (1000j/1kj )= 941000J/mol

527kj/mol (1000j/1kj) = 527J/mol

Sustituir

    k1=-376.5506202[pic 9][pic 10]

 k2a=-210.88[pic 11]

=2.92[pic 12][pic 13]

=2.60[pic 14][pic 15]

= (2.60/2.92)=8.87[pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

===[pic 20][pic 21][pic 22][pic 23]

T1===535.67        535.67-273k= 262.67°C[pic 24][pic 25]

Igualar temperaturas

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2.Dados  los flujos de nitrogeno de la figura 1.5 ,estimar si durante la era pre-industrial existio acumulacion neta de nitrogeno tanto en tierra firme como en los oceanos ¿Existe ,bajo los flujos actuales ,acumulacion neta nitrogeno?Si es asi calcular los valores netos acumulados.Describir los efectos medioambientales que una acumulacion de nitrogeno puede originar en la biosfera,desde el punto de vista de la calidad de las aguas ,lagos,rios,aguas subterraneas y areas marinas costeras .

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 Preindustrial         Industrial 

No existe acumulación neta de nitrógeno fajo los flujos establecidos.

El exceso de nitrógeno empeora la calidad del aire, el suelo y el agua, con importantes efectos sobre la salud humana. En el agua estimula el crecimiento explosivo de las algas, que acaban consumiendo el oxígeno y creando grandes zonas muertas, sin peces. En el agua dulce, los científicos estiman que alrededor del 80% de las aguas europeas contienen nitrógeno en cantidades que suponen un riesgo para la biodiversidad.

En el aire el nitrógeno reactivo genera óxidos de nitrógeno, potentes contaminantes atmosféricos y precursores del ozono troposférico -en las capas bajas de la atmósfera, distinto del de la capa de ozono-, también muy tóxico. En este caso la fuente no son los fertilizantes, sino la quema de combustibles en los motores de los coches.

3.- La figura 15.9 muestra la relación existente entre la productividad de maíz y la aplicación d fertilizantes nitrogenados. Utilizando los datos del maíz crecido en el suelo de Plainfield, estimar la productividad en los cuatro supuestos siguientes: 1) sin aplicación de fertilizante, 2) aplicando 100 kg de N; 3) aplicando 170 kg (dosis normal) y 4) aplicando 200 kg de N. Dado que el porcentaje de N en el maíz es del 1.3 % en peso, calcular, para los tres últimos casos, el porcentaje del N aplicado contenido en el maíz cosechado. ¿Se ha alcanzado en punto donde el nitrógeno no afecta a la productividad? ¿Cuál es el destino del nitrógeno residual?

R= Calculo del % de N aplicado al contenido en el maíz cosechado

1. [pic 28]
2. [pic 29]
3. [pic 30]
4. [pic 31]

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¿Se ha alcanzado en punto donde el nitrógeno no afecta a la productividad?

R=Si ya que, si se hubiera aplicado 250 kg de N, hubiese afectado

¿Cuál es el destino del nitrógeno residual?[pic 34]

4. Dado que el contenido proteico del maíz es de 7.8% y que sólo un60% del mismo es absorbido en el tracto intestinal, calcular el número de gramos de maíz necesarios para una ingesta adecuada de proteína. Si 100 g de maíz suministran 368 kilocalorías, establecer el número de kilocalorías que deben consumirse diariamente para satisfacer las necesidades de proteínas. Dado que la media de kilocalorías diarias presentes en la dieta americana es de 2000-3000 kcal, ¿Puede una dieta únicamente por maíz satisfacer los requerimientos proteicos y energéticos?

100 %          7.8 %                       [pic 36][pic 35]

60 %          X[pic 37]

X= 4.68%

4.68%          100 g                [pic 39][pic 38]

72.2%          X[pic 40]

X= 1542.73504 g gramos de maíz necesarios para una ingesta adecuada de proteínas.

100 g          368 Kcal                [pic 42][pic 41]

1542.73504                  X[pic 43]

X= 5677.26 kcal que se deben consumir para satisfacer las necesidades de proteínas.

1. 10. Considerar un insecticida de fenildietilfosfato, sustituido en posición para, con las siguientes estructuras:

¿Por qué la toxicidad del insecticida aumenta al incrementarse la electronegatividad del grupo X?

1.  La electronegatividad del P es 2,1 la del S 2,5 y la del O 3,5. Empleando esta información, explicar por qué los insecticidas de fosfatinoato (con mayor número de dobles enlaces P-S con respecto a enlaces P-O) no son reactivos frente a la colinesterasa pero se activan en el insecto mediante enzimas oxidantes. ¿Qué ventajas aporta el empleo de insecticidas que contienen azufres?

5.- Dado que el contenido proteico de judías es de 24%y que solo el 78% del mismo se absorbe en tracto intestinal, calcular el número de gramos de maíz y judías que deben consumir una persona, cuya dieta está constituida la mitad por maíz y la mitad por judías, para satisfacer sus requerimientos proteicos. Basándose en los datos del problema 4, calcular el número de calorías suministradas por la dieta.

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100%                24%[pic 45]

78%                    X[pic 46][pic 47]

 [pic 48][pic 49][pic 50][pic 51]

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6. El consumo de grano en 1998 en Estados Unidos, país consumidor de una dieta rica en carne, fue aproximadamente de 0.91 toneladas métricas per cápita. Esta cantidad incluye el grano empleado en alimentación animal; alrededor de 70%. En la India, con una dieta básicamente vegetariana, el consumo de grano de 1998 fue de 0.19 toneladas per cápita. En China con una dieta en transición típicamente vegetariana a rica en productos cárnicos el consumo de grano en el mismo año fue de 0.32 toneladas métricas per cápita, de las cuales el 20% fue empleada para alimentación animal. La expansión económica en China ha originado en este país un incremento dramático del consumo de carne, desde 10 millones de toneladas en 1980 a 47 millones de toneladas en 1998. Asumiendo que las predicciones indican que la población de China en el año 2025 será de 1.5 billones de habitantes y que tendrá unas necesidades per cápita de grano similares a la de Estados Unidos en 1998, calcular la demanda de grano en China en el año 2025.

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