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Camino a la Educación SuperiorPrueba de Química

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SINTESIS DEL AMONIACOEl hidrógeno gaseoso, elemento utilizado en la fabricación de amoniaco, se produce química-mente desde el metano presente en combustibles fósiles, de acuerdo con las siguientes reacciones:

El nitrógeno, que se utiliza en la síntesis de amoniaco, se obtiene industrialmente a partir del aire, por un proceso químico denominado licuefacción. La obtención del amoniaco que involucra el hidrógeno y el nitrógeno se realiza por el método denominado Haber-Bosh, cuya reacción se describe como:

Sin embargo, la velocidad a la que se forma NH3 a temperatura ambiente es casi nula. Es una reacción muy lenta, puesto que tiene una elevada energía de activación, consecuencia de la estabilidad del N2. la solución al problema de tanta estabilidad por parte del nitrógeno fue aumentar la presión y utilizar un catalizador como el óxido de hierro en atmósfera de H2. El amoníaco se almacena en un tanque criogénico a -33ºC.

Adaptado de Amoniaco ( http://www.textoscientificos.com/quimica/amoniaco)6. La cantidad máxima de amoniaco que se puede formar por el proceso Haber-Bosh, a nivel de laboratorio a partir de 10 g de nitrógeno y 20 g de hidrógeno es:A. 34 g B. 12 gC. 113 g D. 8 g

7. De acuerdo con la ecuación 3, la sustancia que es utilizada para acelerar la velocidad de reacción, en la síntesis del amoniaco es el:A. hidrógeno B. nitrógenoC. óxido de hierro D. metano

8. De acuerdo con el párrafo “la velocidad a la que se forma NH3a temperatura ambiente es casi nula”; un incremento de temperatura en la reacción para la producción de amoniaco:A. favorece la formación de amoniaco por lo que no se requiere de aumento de presión o catalizadorB. impide la formación del producto deseado, por lo que se debe recurrir a un aumento de presión y un catalizadorC. aumenta la energía de activación de la reacción, favoreciendo la formación de amoniacoD. permite la formación de producto siempre y cuando se utilice el óxido de hierro en atmós-fera de H2

9. En el texto “El nitrógeno, que se utiliza en la síntesis de amoniaco, se obtiene industrialmen-te a partir del aire, por un proceso químico denominado licuefacción”, es posible deducir que este proceso es una técnica de separación de sustancias que consiste en:A. El cambio de estado de una sustancia que se encuentra en estado gaseoso a estado líquido por un incremento de presión.B. tomar parte del aire de la atmósfera que es un gas y por cambios sucesivos de temperatura, convertirlo en un líquido para de esta manera obtener el nitrógeno.C. cambiar una sustancia que se encuentre en estado sólido o gaseoso y por sucesivos procesos de presión y temperatura obtener un líquido.D. obtener sustancias líquidas con igual ordenamiento molecular que las gaseosas, mediante procesos químicos sencillos.

SOLUCIONES :

1-B, 2-A, 3-A, 4-D, 5-A, 6-B, 7-C, 8-B, 9-A, 10-D, 11-D, 12-D, 13-C

PRODUCCIÓN DE ACEROLas técnicas de producción de acero han sido muy diversas a través de la historia, sin embargo una de ellas ha prevalecido hasta nuestros días, los altos hornos. El proceso se puede dividir en dos grandes pasos. El primero consiste en transformar el mineral de hierro de las minas en arrabio y el segundo en convertir el arrabio en acero. En un alto horno, como el que muestra la figura, se logra la transformación del mineral de hierro en arrabio.

Los minerales de hierro contienen del 60 al 70 % de hierro; el resto se compone de oxígeno, arena, arcilla y piedras, que a su vez contienen sílice (óxido de silicio) Es necesario deshacerse del sílice para evitar que una parte del hierro se desperdicie al formar compuestos con esta sustancia. Lo anterior se logra agregando pie-dra caliza. La caliza tiene la propiedad de que, a altas

temperaturas, tiene mucha afinidad por el sílice y por otras impurezas que vienen con el mineral, formando compuestos que flotan en el arrabio líquido como es-coria. Tomado de: MARTINEZ GÓMEZ LORENZO. ACE-RO. Segunda edición (La ciencia para Todos). Capítulo III. México 1997

1. De la lectura es posible concluir que el acero es un material que resulta de la mezcla de:A. Aire y Carbón B. Hierro y CarbónC. Coque y Carbón D. Carbón y Sílice

2. Del párrafo “…los minerales de hierro contienen del 60 al 70 % de hierro”, se puede deducir que por cada:A. 100 g de muestra de mineral entre 60 g y 70 g son de hierroB. 100 g de muestra de mineral entre 40 g y 30 g son de hierroC. 100 g de hierro entre 60 g y 70 g son de mineralD. 100 g de muestra de mineral entre 40 g y 30 g son de mineral

3. El óxido de silicio mencionado en la lectura corresponde al:

4. De las siguientes reacciones, la que mejor indica la producción de hierro y dióxido de carbono a partir de monóxido de carbono y óxido de hierro es:


10. Una muestra de agua en estado gaseoso que se encuentre por debajo de la presión y temperatu-ra crítica (220 atm y 374 ºC) puede pasar a estado líquido si se aumenta la presión sobre el sistema, es de suponer que si la muestra se encuentra a condiciones de presión y temperatura superiores a las establecidas en el punto crítico y se le adiciona presión al sistema :A. la sustancia cambie al estado sólidoB. la sustancia permanezca en estado gaseosoC. la sustancia cambie del estado gaseoso original al estado líquidoD. coexistan en equilibrio las fases gaseosa y líquido

11. En la frase: “si se aumenta la llama de la estufa al estar en cocción un alimento, lo único que se logra es evaporar el agua mucho más rápido”, es claro suponer que:A. al aumentar el calor suministrado por la estufa, los alimentos logran cocinarse en menor tiempoB. el suministrar mayor calor de cocción a los ali-mentos no garantiza un buen sabor en los alimentosC. si se evapora el agua presente en la olla, los ali-

mentos quedan perfectamente cocinadosD. los alimentos no logran cocinarse debido a que el tiempo de cocción es inferior al necesario12. De acuerdo con el diagrama de fases, algunos de los valores que corresponderían a la tempera-tura y presión para encontrar el agua en estado sólido son:A. 374 ºC y 220 atmB. 100 ºC y 1 atmC. 10 ºC y 320 atmD. -10 ºC y 1 atm

13. La información suministrada permite estable-cer que para lograr una óptima cocción de los ali-mentos en menos tiempo, es necesario:A. Tapar bien el recipiente de cocción y asegurar fuego moderado durante bastante tiempoB. Adicionar continuamente agua caliente para asegurar la temperatura correcta de los alimentosC. Permitir un aumento significativo del punto de ebullición del agua al mantener el recipiente cerradoD. Dejar el recipiente abierto, con lo que es posible que al agua hierva a mayor temperatura


LA OLLA A PRESIÓNDe acuerdo con el diagrama de fases, la máxima temperatura a la que se puede hervir algún alimento es 93 °C, si se au-menta la llama de la estufa al estar en cocción un alimento, lo único que se logra es evaporar el agua mucho más rápido y, de acuerdo a la tradición culi-naria, que haya que adicionar más agua en la olla, pero nunca podría lograr

reducir el tiempo de cocción de lo alimentos, para tal fin, sería nece-sario emplear una olla a presión, caracterizada por tener una tapa her-mética, que permite que la presión interna de la olla sea diferente a la presión atmosférica, al encontrarse aislado el sistema permite que la temperatura de ebulli-

ción del agua sea mayor que la ordina-ria debido a que requiere mayor ener-gía para que las moléculas en estado líquido pasen a estado gaseoso ya que el vapor ejerce presión sobre el líquido.

Tomado y Adaptado de: CORDO-VA FRUNZ JOSE LUIS. La Química y la Cocina. Capítulo II. Antes de la Comida. Colección La Ciencia Para Todos

5. Un alótropo hace referencia a diferentes formas o es-tructuras que puede tomar un mismo elemento. El car-bono presenta cuatro formas alotrópicas, diamante, gra-fito, nanotubos y fulereno. De las siguientes figuras que muestran los alótropos del carbono, el que corresponde al diamante, muy importante por su dureza es

En el alto horno, el mineral de hierro, el coque y la caliza se cargan por la parte superior. Por las otras toberas se inyecta el aire caliente que en-ciende el coque y libera el monóxido de carbono necesario para reducir el óxido de hierro. El arrabio, producto final del alto horno, se colecta por una piquera en la parte inferior.

NH3 (14 g/mol), C (12g/mol), H (1g/mol), O (16 g/mol)

N2(g) + 3H2(g) n2 NH2(g) + Energía (Ec3)FeO

CH4(g) + H2O(g) g3H2(g) + CO(g) (Ec 1)CO(g) + H2O(g) g H2(g) + CO2(g) (Ec 2)

r

r

CUBA

ETALAJE

CRISOL

MINERALCOQUECALIZA

TOBERAS

AIRE CALIENTE

GASES A LA ESTUFA

Diagrama de fases del H2O

T0C

3740C

atm

220 atm

P

PIQUERA DE ESCORIA

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