CINÉTICA DE LA REDUCCIÓN DE COBRE DESDE UNA SOLUCIÓN AMONIACAL UTILIZANDO GAS HIDRÓGENO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA - ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA[pic 1]

TEMA:

“CINÉTICA DE LA REDUCCIÓN DE COBRE DESDE UNA SOLUCIÓN AMONIACAL UTILIZANDO GAS HIDRÓGENO”

CURSO:

CINÉTICA PARA METALÚRGICA

CICLO:

V

DOCENTE:

CORTIJO GARCIA AGUSBERTO

INTEGRANTES: (GRUPO A):        

ASUNCION POLO LESLIE MILENA

AVELLANEDA ORTIZ VANESA

CAMBELL GONZALES MAYCOL JHORDAN

CHAVEZ MORENO EDSON ANDRE

DAZA GARCIA CHRISTIAN RICARDO

PUELLES MIJA KEVIN

RUIZ LOPEZ JOSE ANTONIO

URQUIAGA AGUILAR LENYN MARLON

VILLALOBOS ROMAN ERICKA MICHELLE

TRUJILLO-PERÚ

2021

ASIGNATURA:        CINÉTICA PARA METALURGIA. LABORATORIO N° 1:

“CINÉTICA DE LA REDUCCIÓN DE COBRE DESDE UNA SOLUCIÓN AMONIACAL UTILIZANDO GAS HIDRÓGENO”.

1. INTRODUCCION:

• Fundamento teórico:

Debido a que el cobre está por encima del hidrógeno en las series de potenciales electroquímicos, los iones de cobre pueden ser reducidos a cobre metálico por el uso de gas hidrógeno. La fuerza impulsora para la reducción aumenta al incrementar la presión del gas hidrógeno. Esto se realiza usando recipientes especiales a presión, llamados autoclaves.

Varias plantas de las Compañías Sherritt Gordon Mines Ltd., Universal Minerals and Metals y Arizona Chencopper Corporation.; utilizan esta técnica de reducción de cobre con gas hidrógeno en sus procesos Hidrometalúrgicos.

La reacción total puede ser escrita como:

𝐶𝑢2+  +        𝐻2(𝑔)   =        𝐶𝑢(𝑠) +        2𝐻+

𝐶𝑢(𝑁𝐻3)2𝑆𝑂4        +        𝐻2(𝑔)        =        𝐶𝑢(𝑠)  +        (𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4

Si la concentración del hidrógeno se mantiene aproximadamente constante y si la reacción inversa se asume ser insignificante, podemos

escribir:

−

Donde:

𝑑[𝐶𝑢2+]

𝑑𝑡        =        𝑘[pic 2]

[𝐶𝑢2+]𝑛

𝑘 =        𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐i𝑑𝑎𝑑

𝑛 = 𝑜𝑟𝑑𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐ió𝑛 𝑐𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 (𝐼𝐼).

• Objetivo:

Demostrar la posibilidad de precipitar iones cobre desde una solución acuosa por reducción con gas hidrógeno, usando autoclaves de laboratorio; y determinar la cinética del proceso de reducción con respecto a la concentración del cobre.

• Termodinámica y cinética del proceso de reducción de cobre con gas hidrógeno.

1. EQUIPOS Y MATERIALES:

• Autoclave de laboratorio.

• Sulfato de amonio, (𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4.
• Sulfato de cobre pentahidratado, 𝐶𝑢𝑆𝑂4. 5𝐻2𝑂.
• Gas hidrógeno, 𝐻2(𝑔).
• Acrysol.

1. PROCEDIMIENTO:

Preparar un litro de solución conteniendo 50 gramos de cobre (II) como

𝐶𝑢𝑆𝑂4. 5𝐻2𝑂; 350 gramos de (𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4 y 0.5 gramos de acrysol. Calentar la solución y mantener a 150°C en un pequeño autoclave de laboratorio, con agitación continúa. Tomar una muestra de 10 ml. para análisis de Cu(II) al tiempo cero.

El hidrógeno se adiciona al autoclave a una presión aproximada de 350 psi. Tomar muestras de 10 ml. para análisis de Cu(II) a intervalos de 15, 30, 60 y 90 minutos. Después de 90 minutos cerrar el suministro de gas hidrógeno y detener la agitación y el calentamiento, dejando enfriar la solución a temperatura ambiente. Filtrar el cobre precipitado, secar y pesar.

El análisis del cobre se realiza por titración con tiosulfato de sodio. Esta técnica solo determina la concentración de cobre (II).

1. RESULTADOS:

1. Hacer un esquema del autoclave utilizado en el laboratorio.

[pic 3][pic 4]

• Controlador para la agitación y temperatura
• Tiene un sensor de presión
• Funda de calentamiento
• Muestreador de soluciones

1. Determinar el orden de reacción y la constante de velocidad por el método integral.

• Termodinámica de la reacción de cobre con gas hidrógeno:

 [pic 6][pic 7][pic 5]

[pic 8]

• Ecuación de Nernst:

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• Ecuación de Faraday:

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• Condiciones de operación:

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Desarrollo:

Hallando :[pic 23]

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Hallando :[pic 28]

  [pic 29][pic 30]

• Cálculo de :[pic 31]

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[pic 33]

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• Convirtiendo  de [pic 35][pic 36]

[pic 37]

• Convirtiendo  de  a atmósferas:[pic 38][pic 39]

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• Reemplazando datos:

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[pic 44]

Hallando :[pic 45]

Reemplazando:[pic 46][pic 47]

[pic 48]

[pic 49]

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1.   Orden de la reacción y constante de velocidad por el método integral.

• Se considera a la reacción de reducción del  con , como homogénea y la velocidad de reacción será función de la  con concentración del  constate e irreversible:[pic 51][pic 52][pic 53][pic 54]

[pic 55]

• Primer orden:        [pic 56]
• Segundo orden:    [pic 57]

• Formas Integradas:

• Primer orden:[pic 58]

                                [pic 59]

                                                      [pic 60]

• Segundo orden:

[pic 61]

                                  [pic 62]

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