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UNIFIGMM
EXAMEN PARCIALFundamentos Metalrgicos II
Esuela de MetalurgiaME-413R
18/X/11 OSC Ciclo 2011-II
1.-
DATOS J/cal ln/log F RP atm As 74.92 4.184 2.303 96500 8.314
1000 298.15
2
Datos:
Especie 298 S298Kj/mol j/K.mol
H3AsO4(a) -765.963 184.096H2AsO4(-a) -753.075 117.152HAsO4(-2a)
-714.425 -1.674AsO4(-3a) -648.198 -162.758H(+a) 0 0Fe(+3a) -17.183
-277.399FeAsO4 -772.395 161.544
Nota: Sin copias, libros ni apuntes tiempo: 2 horas
Eliminacin de metales pesados de drenajes no cidos de mina En el
diagrama de % de predominancia adjunto se pide responder a las
siguietes preguntas:1. Qu estados de oxidacin del arsnico estn
representados? AsV2. Determine la influencia de la concentracin a
10-6 molar sobre los pH crticos a 50% de composicin. El diagrama
adjunto est a 25C y 10 -3 molar. No influye3. Con ayuda de los
datos termodinmicos adjuntos determine estos pH crticos y calcule
su % de diferencia numrica. Emplee el mtodo simplificado de
evaluacin termodinmica de reaccioneas qumicas.4. Evaluar el efecto
de la concentracin y temperatura sobre estos pH crticos a 25 y 95
C. Y una variacin de concentracin de 10 -6 a 10 -3 molar.5. Si
tenemos un efluente metalrgico cuyo pH flucta entre 6.5 y 8 y en
contenido de arsnico de 100 a 1 mg/L. Calcule la especie
predominante y su respectivo % de predominancia para las
condiciones de la pregunta anterior.6. Una opcin muy utilizada es
precipitar el As soluble con Fe 3+, , de acuerdo a su respuesta
anterior diga si esta reaccin es termodinamicamente factible a 25 y
a 95 C la formacin de FeAsO4 (s)
Diagrama de Pourbaix As-H2O:Se adjuntan los diagramas Eth-pH a
25C y 95C. Concentraciones molares de 10-3 y 10-6 M, se pide
responder de manera analtica a las siguientes preguntas:1.- En la
zona de estabilidad del agua en qu forma es ms frecuente encontrar
el As soluble o precipitado?2.- Indique el efecto de cambio de
concentracin o de temperatura sobre su respuesta anterior. No hay
mayor efecto3.- Si tenemos un efluente metalrgico cuyo pH flucta
entre 6.5 y 8 y en contenido de arsnico de 100 a 1 mg/L; con una
condicin de mxima aeracin, seale la especie de arsnico predominante
que espera encontrar. AsV4.- Cal es la especie slida predomiante en
el diagrama?. Cmo podra producirla?. Para eliminar arsnico ser fcil
o difcil esta operacin? As (s) difcil de conseguir peligro formacin
de AsH35.- Cal es la zona predominante en el diagrama la zona de
inmunidad, la zona de disolucin o la zona de pasividad?. En cada
caso seale las especies representativas Zona de disolucin6.- Del
punto de vista ambiental cul es la especie de As menos txica?. Cmo
procedera para que el As total en el efluente sea en su gran mayora
esta especie menos txica?. Considere el mismo rango de pH de la
pregunta 3. AsV7.- A la luz de los datos de dosis letal al 50%
adjunta qu efecto tendra sobre la fijacin de los lmites mximo
permisibles?. Recuerde que le LMP para clase A1 es de 0.01 mg/L.
Para fijar lmites mximos permisibles considerar la especiacin y su
influencia en la toxicidad.
-
HAsO4(-2a) + Fe(+3a) = FeAsO4 + H(+a)1/T T deltaH deltaS deltaG
K Log(K)
K kJ J/K kJ0.00335402 298.15 90.584 440.617 -40.786 1.40E+07
7.146
0.0032987 303.15 92.493 446.969 -43.006 2.58E+07 7.4110.00324517
308.15 94.338 453.006 -45.256 4.70E+07 7.6720.00319336 313.15
96.145 458.822 -47.535 8.51E+07 7.930.00314317 318.15 97.931
464.481 -49.844 1.53E+08 8.1840.00309454 323.15 99.707 470.02
-52.18 2.72E+08 8.4350.00304739 328.15 101.477 475.455 -54.544
4.82E+08 8.6830.00300165 333.15 103.237 480.779 -56.934 8.46E+08
8.9270.00295727 338.15 105.004 486.043 -59.351 1.48E+09
9.1690.00291418 343.15 106.792 491.292 -61.795 2.55E+09
9.4070.00287233 348.15 108.607 496.542 -64.264 4.39E+09
9.6430.00283166 353.15 110.452 501.804 -66.76 7.51E+09
9.8750.00279213 358.15 112.333 507.092 -69.282 1.28E+10
10.1050.00275368 363.15 114.255 512.421 -71.831 2.15E+10
10.3330.00271628 368.15 116.223 517.804 -74.407 3.61E+10 10.558
-
-5353.09001 25.03471449.8659883 0.150633270.99887318
0.0379388611523.9199 1316.5870381 0.01871164
-0.48044571 102.875490.00287641 0.960289450.99953425
0.2406579727898.8424 131615.79659 0.75291137
-
181614121086420
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
As - H2O - System at 25.00 C
C:\HSC5\EpH\As2595oh.iep pH
Eh (Volts)
H2O Limits
As
AsH3(a)
AsO4(-3a)
HAsO2(a)
H3AsO4(a)
HAsO3(-a)
HAsO4(-2a)H2AsO4(-a)
ELEMENTS Molality PressureAs 1.000E-03 1.000E+00
181614121086420
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
As - H2O - System at 25.00 C
C:\HSC5\EpH\As2595oh.iep pH
Eh (Volts)
H2O Limits
As
AsH3(a)
AsO 4(-3a)
HAsO2(a)
H3AsO4(a)
HAsO3(-a)
HAsO4(-2a)H2AsO4(-a)
ELEMENTS Molality PressureAs 1.000E-06 1.000E+00
181614121086420
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-03
-03
-03
-03
-03
-03-03
-03
-03
-03
-03-03
-03
-03-03
-03
-03
-03-03
-03
-03
-03
-03-03
-03
-03
As - H2O - System at 95.00 C
C:\HSC5\EpH\As2595oh.iep pH
Eh (Volts)
H2O limits
As
AsH3(a)
AsO4(-3a)
HAsO2(a)
H3AsO4(a)
HAsO3(-a)
HAsO4(-2a)
H2AsO4(-a)
ELEMENTS Molality PressureAs 1.000E-03 1.000E+00
181614121086420
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-06
-06
-06
-06
-06
-06-06
-06
-06
-06
-06
-06
-06
-06-06
-06
-06
-06-06
-06
-06
-06
-06-06
-06
-06
As - H2O - System at 95.00 C
C:\HSC5\EpH\As2595oh.iep pH
Eh (Volts)
H2O limits
As
AsH3(a)
AsO4(-3a)
HAsO2(a)
H3AsO4(a)
HAsO3(-a)
HAsO4(-2a)
H2AsO4(-a)
ELEMENTS Molality PressureAs 1.000E-06 1.000E+00
Hoja1Hoja2Hoja3
