ejercicios de quimica IV resueltos-42

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124 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 2 
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Resolución 
a) El hidrógeno se produce a partir de hidrocarburos de bajo peso 
molecular en un proceso denominado reformado con vapor que consta de 
dos reacciones catalíticas. Por ejemplo, la obtención de hidrógeno a partir 
de metano se lleva a cabo mediante las siguientes reacciones: 
 
CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g) 
CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g) 
 
El otro método de obtención de H2 es por electrolisis del agua, que sólo 
resulta económico si la electricidad es barata. En este proceso el paso de la 
corriente eléctrica a través del agua produce la disociación del hidrógeno y 
del oxígeno, componentes de la molécula de agua. El hidrógeno se recoge 
en el cátodo y el oxígeno en el ánodo. El proceso suele ser (dependiendo 
del precio de la energía eléctrica) menos económico que el reformado con 
vapor, pero produce hidrógeno de gran pureza. Este hidrógeno se utiliza en 
la industria electrónica, farmacéutica o alimentaria. 
 
2 H2O(l) + energía → 2 H2(g) + O2(g) 
 
Otras aplicaciones importantes del hidrógeno son: producción de 
amoniaco, producción de metanol, pilas combustibles, combustión 
convencional de hidrógeno, industria petroquímica y extracción 
hidrometalúrgica del cobre. 
 
b) El efecto invernadero es un fenómeno natural que ha desarrollado 
nuestro planeta para permitir que exista la vida en él y se llama así 
precisamente porque la Tierra actúa como un invernadero. 
El planeta recibe la parte de la radiación ultravioleta que proviene del Sol 
que atraviesa la atmósfera (la mayoría es absorbida por la estratosfera). 
Al calentarse la Tierra irradia energía en forma de radiación infraroja. La 
mayor parte de esta radiación atraviesa la atmósfera y llega al espacio 
donde se pierde, pero hay una pequeña parte que en su intento de llegar al 
espacio queda absorbida por la atmósfera, lo que provoca un calentamiento 
de la Tierra (unos 35º C más caliente de lo que estaría si no ocurriera esto). 
Este fenómeno que permite la vida en nuestro planeta, es uno de los 
fenómenos más conocidos debido a sus graves efectos si se produce un 
calentamiento excesivo. 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA II 125 JUNIO 2008 
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El efecto invernadero es causado por el aumento en la concentración de los 
gases de efecto invernadero definidos como los gases integrantes de la 
atmósfera, de origen natural y antropogénico, que absorben y emiten 
radiación en determinadas longitudes de onda del espectro de radiación 
infrarroja emitido por la superficie de la Tierra, la atmósfera, y las nubes. 
El vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O), 
metano (CH4), y ozono (O3) son los principales gases de efecto 
invernadero en la atmósfera terrestre. Además, existen en la atmósfera 
algunos gases de efecto invernadero totalmente antropogénicos, como los 
halocarbonos y otras sustancias que contienen cloro y bromo. 
A pesar de que los gases de efecto invernadero son necesarios para 
mantener la temperatura de la superficie terrestre, concentraciones muy 
elevadas en la atmósfera provocan un aumento; tal y como ha ocurrido en 
el pasado siglo debido al incremento del uso de combustibles fósiles. 
Aunque el aumento de la temperatura promedio de la superficie terrestre ha 
sido ligero, sus consecuencias son graves. Por ejemplo: el número de 
glaciares ha disminuido, se ha fundido parte del hielo de los polos, ha 
aumentado el nivel de agua en los océanos, se ha producido un incremento 
de los fenómenos meteorológicos extremos (aumento de sequías en unas 
zonas e inundaciones en otras, mayor frecuencia de precipitaciones 
torrenciales y olas de calor), etc. 
Para evitar estas catástrofes algunas de las medidas que pueden tomarse 
son: reducir el consumo de combustibles fósiles y emplear otros 
combustibles o energías alternativas; absorber el CO2 producido en la 
combustión de un combustible fósil antes de que llegue a la atmósfera; 
frenar la deforestación que se está produciendo en zonas como el 
Amazonas o países asiáticos; eliminar la emisión de gases como CFC y 
controlar la producción de biogás (CH4). 
 
La lluvia ácida es la incorporación de sustancias ácidas, principalmente 
H2SO4 y HNO3 al agua de lluvia. Este fenómeno se produce en la nube, 
donde se altera la composición normal de las gotas de agua, produciendo 
así la lluvia ácida en caso de la precipitación de las gotas. 
Este fenómeno se produce principalmente debido a las emisiones de azufre 
y de nitrógeno al quemar combustibles fósiles. Al entrar estos 
contaminantes en contacto con el vapor de agua, la luz y el oxígeno se 
generan H2SO4 y HNO3. 
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En el mecanismo de oxidación de SO2 en fase gaseosa se diferencian dos 
etapas: la primera de transformación del SO2 en SO3 y una segunda más 
rápida donde este se combina con agua para dar lugar al ácido sulfúrico: 
 
SO2(g) + 1/2 O2(g) → SO3(g) 
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4 (ac) 
 
Este proceso es más importante en fase líquida debido a que el SO2 es muy 
soluble en el agua, teniendo lugar las siguientes reacciones: 
SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(ac) 
H2SO3(ac)+ H2O(l)→ H2SO4(ac) + H2(g) 
 
En la formación de ácido nítrico intervienen las siguientes reacciones: 
2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) 
3 NO2(g)+ H2O(l)→ 2 HNO3(ac)+ NO(g) 
Una vez formados compuestos como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico 
bajan a la superficie las llamadas deposiciones ácidas, bien en forma de 
lluvia, nieve, granizo…. 
La lluvia ácida afecta a los bosques, a los suelos, a las aguas continentales 
y a los lagos disminuyendo la biodiversidad. También afecta a los 
materiales, produciendo la acidificación del terreno donde se da el 
fenómeno. 
El problema de la lluvia ácida se podría evitar disminuyendo las emisiones 
de SO2 y NOx. Actualmente existen técnicas de desulfuración de los gases 
que disminuyen en más del 90 % las emisiones de SO2 de las centrales 
térmicas de carbón y también existen filtros para las emisiones de NOx. 
Aparte de esto se tendría que disminuir el consumo de combustibles 
fósiles. Se propone que la transición hacia las fuentes de energía 
renovables, se haga con el gas natural, ya que es el único combustible fósil 
que tiene unos efectos menos negativos para la atmósfera en lo que a lluvia 
ácida se refiere. En el caso de las emisiones por parte de los automóviles lo 
que se pretende es que se adapte un catalizador en el tubo de escape.