RECURSOS NATURALES-MINERALES-METALURGIA-PETRÓLEO CARBÓN GAS NATURAL EJERCICIOS RESUELTOS DE QUIMICA BASICA Y PRE UNIVERSIDAD PDF
MINERAL
MINERAL METÁLICO MINERAL NO METÁLICO
A partir de los cuales se extraen los Se utilizan como materia prima o insumo
metales. Por ejemplo: para obtener productos acabados; por ejemplo:
Blenda: Zn Cuarzo: vidrio
Galena: Pb Caliza: cemento
EXPLOTACIÓN DE MINERALES METÁLICOS
METALURGIA DEL HIERRO
mineral valioso + ganga = mena
MINERAL
VALIOSO
EXPLOTACIÓN
VETAS
TAJO
ABIERTO
DISEMINADO
LABOREO
SUBTERRÁNEO
MATERIAL EXTRAÍDO DE
LOS YACIMIENTOS
RECURSOS NATURALES. MINERALES, PETRÓLEO Y CARBÓN.
I. MINERALES: Sólidos naturales, de origen inorgánicos de composición química
definida y estructura cristalina. Sus nombres no guardan relación con su composición
química.
Ejemplos:
ELEMENTOS: Oro nativo (Au), Plata nativa (Ag), Diamante (C), etc.
COMPUESTOS: Esfalerita o blenda (ZnS), Cuarzo (SiO2) Galena (PbS), Calcita
(CaCO3)
Química 17
METALURGIA DEL HIERRO
a) El coke, al arder, se oxida, formando monóxido de carbono.
2 C (s) + O2 (g) 2 CO (g)
b) El monóxido de carbono actúa sobre los óxidos reduciéndolos
Fe2O3 (s) + 3 CO (g) 2 Fe ( l ) + 3 CO 2 (g)
METALURGIA DEL COBRE
Mineral: Calcopirita CuFeS2
TOSTACIÓN
2 CuFeS2(s) + 3 O2(g) 2 FeO(s) + 2 CuS(s) + 3 SO2(g)
SEPARACIÓN DE IMPUREZAS
La calcina se mezcla con sílice (SiO2) y caliza (CaCO3) para formar escoria
que sirve para separar el FeO del CuS.
FORMACIÓN DEL ÓXIDO DE CUPROSO Y SU POSTERIOR OXIGENACIÓN
A 1000 ºC el CuS se convierte en Cu2S
Cu2S(l) + O2(g) 2 Cu(l) + SO2(g)
REFINACIÓN ELECTROLÍTICA DEL COBRE
En los ánodos el Cu impuro se oxida a Cu2+, el cual se reduce a
Cu 99,9% de pureza en el cátodo
METALURGIA DEL Zn
Mineral: Esfalerita o Blenda (ZnS)
METALURGIA DEL ORO
Mineral: Oro nativo
TOSTACIÓN
Empleado para transformar los sulfuros en óxidos
2 ZnS (s) + 3 O2 (g) ZnO(s) + 2 SO2 (g)
LIXIVIACIÓN
Empleado para transformar el metal valioso desde la fase sólida a la fase
acuosa.
ZnO (s) + H2SO4 (ac) ZnSO4 (ac) + H2O(l)
ELECTRÓLISIS
La solución resultante ZnSO4 (ac) se purifica y se envía a celdas
electrolíticas, depositándose en el cátodo el Zn(s) 99,99% de pureza.
(REFINAMIENTO)
CIANURACIÓN
4 Au (s) + 8KCN (ac) + 2 H2O(l) + O2 (g) 4 K [Au (CN)2] (ac) + 4 KOH (ac)
REDUCCIÓN
Zn (s) + 2 K [Au(CN)2] (ac) 2 Au (s) + K2 [Zn (CN)4] (ac)
PRINCIPALES COMPAÑÍAS MINERAS DEL PERÚ
COMPAÑÍA MINERA UBICACIÓN MINERÍA
Yanacocha Cajamarca Oro
Antamina Ancash Cu, Zn, Mo, Pb
Doe Run Junín Au, Cu, Pb, Zn, Ag
Shougang Ica Fe
Volcán Cerro de Pasco Zn, Ag, Pb
Cajamarquilla Lima Zn, Cd
RECURSOS ENERGÉTICOS: PETRÓLEO, CARBÓN Y GAS NATURAL
Son combustibles fósiles de origen natural que derivan de la descomposición de materia
orgánica que existieron en la antigüedad.
Petróleo: líquido de color oscuro formado por una mezcla compleja de compuestos
orgánicos, principalmente hidrocarburos y que se separan por destilación fraccionada.
Carbón o hulla: roca negra, combustible, formada principalmente por carbono. Se
forma muy lentamente a partir de la turba y su poder calorífico está relacionado con el
porcentaje de carbono y depende de su antiguedad.
Gas Natural: formado principalmente por el metano y es el más limpio de los
combustibles fósiles.
PRODUCTOS DE LA DESTILACIÓN FRACCIONADA DEL PETRÓLEO
Nombre Nº de carbonos T de ebullición (ºC) Empleo
Licuado de gas
Natural (LGN)
C1 – C4 Menor de 20 Combustible
Éter de petróleo C5 – C7 20 – 80 Disolvente
Gasolina C5 – C12 35 – 220
Combustible
para autos
Querosene C12 – C16 200 – 315
Combustible
para aviones
Aceite ligero C15 – C18 250 – 375 Diesel
Aceite lubricante C16 – C20 Mayor de 350 Lubricantes
Parafina C20 – C30 Sólido funde a 50 Velas
Asfalto Mayores de C30 Sólido viscoso Pavimento
Residuo Mayores de C50 Sólido
Craqueo: proceso mediante el cual hidrocarburos de elevado peso molecular se rompen
dando origen a hidrocarburos más pequeños, de esta manera se aumenta la producción de
gasolina.
COMPOSICIÓN Y VALOR CALÓRICO DE LOS COMBUSTIBLES SÓLIDOS:
CARBONES
Combustible % Carbono % Hidrógeno % Oxígeno BTU/lb
Celulosa pura 44,5 6,2 49,3 9 500
Madera 40,0 6,0 44,0 7 400
Turba 60,0 5,9 34,1 9 900
Lignito 67,0 5,2 27,8 11 700
Carbón bituminoso 86,4 5,6 5,0 14 950
Antracita 94,1 3,4 2,5 15 720
COMPOSICIÓN DEL CARBÓN
EJERCICIOS
1. La minera Cerro Verde, en el año 2017 fue la mayor abastecedora de cobre del Perú.
En sus yacimientos se encuentran diseminados finas partículas que contiene,
calcopirita (CuFeS2), cuarzo (SiO2), caliza (CaCO3) y otros minerales. Al respecto,
seleccione la respuesta correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. La minera extrae sus minerales a través de la explotación a tajo abierto.
II. Sus yacimientos están formados solo por minerales metálicos.
III. La calcopirita es un mineral metálico, donde el hierro es el más importante.
A) FVF B) VFF C) VVV D) FFV E) VVF
2. La gran mayoría de metales se encuentran en la naturaleza combinados como
minerales, por ejemplo, el sulfuro de plomo (II), llamado galena, el disulfuro de hierro
y cobre llamado calcopirita, y el óxido férrico llamado hematita, algunos de estos
metales se pueden encontrar en forma libre o nativo como el oro y la plata. Al respecto,
seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. El oro es un metal que generalmente se encuentra formando compuestos.
II. La hematita es un mineral que contiene hierro cuya fórmula es Fe3O4.
III. El cobre se obtiene de una sal doble de azufre, la calcopirita.
A) FVV B) FFF C) VVV D) FFV E) VVF
3. La metalurgia constituye los fundamentos científicos y técnicos que se ocupan de
investigar los procedimientos mediante los cuales se pueden extraer a partir de las
menas, metales útiles que se obtienen de los minerales como la blenda (ZnS), galena
(PbS), y hematita (Fe2O3), al separarlos de sus impurezas (roca, arena, arcilla y caliza
CaCO3). Al respecto, seleccione la secuencia correcta del valor de verdad (V o F).
I. En base a la metalurgia se extrae plomo a partir de una mena de blenda.
II. La mena de blenda, galena y hematita contiene minerales sulfurados.
III. La mena de hematita, contiene al mineral metálico de hierro y también roca.
A) VFV B) FVF C) FFV D) VVV E) VFF
4. En los procesos metalúrgicos, los concentrados del mineral se tratan por métodos
diversos como: tostación, que se realiza en altos hornos en presencia de aire;
lixiviación, con un disolvente ácido; y refinación por electrólisis, utilizando corriente
eléctrica. Al respecto, determine la relación correcta: reacción – proceso metalúrgico.
2 3(s) (g) (s) 2(g)
. .
4(ac) 2 ( ) (s) 2 4(ac) 2(g)
(s) 2(g) (s) 2(g)
(g) 2 4(ac) 4(ac) 2
I) Fe O + 3CO 2Fe +3CO a)Lixiviación
II) ZnSO + 2H O 2Zn +H SO +O )
III) 2PbS + 3O 2PbO + 2SO )
IV)ZnO +H SO ZnSO + H O
C E
calor
b Tostación
c Electrodeposición
( )
A) Ia; IIb; IIIc B) Ib; IIIc; IVa C) IIc; IIIb; IVa D) IIb; IIIa; IVc E) IIc; IIIa; IVb
5. El hierro ha desempeñado un papel muy importante en el avance de muchos
materiales más que cualquier otro elemento. Los minerales más importantes de hierro
son: la hematita (Fe2O3); la magnetita (Fe3O4); y la siderita (FeCO3). Según el
siguiente proceso de reducción:
Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g)
¿Cuántos kilogramos de hierro se puede obtener por reducción de la hematita, que se
obtiene de 2 toneladas de mena, con 20 % de ganga?
(Dato: Masa molar (g/mol): Fe2O3 = 160; Fe = 56)
A) 5,60 x 103 B) 1,12 x 106 C) 5,60 x 102 D) 1,22 x 100 E) 1,12 x 103
6. Uno de los procesos metalúrgicos para producir cobre es la tostación de la calcopirita
(CuFeS2), que es altamente contaminante para el ambiente, debido al dióxido azufre
(SO2) que se libera. Si se procesa 18,35 toneladas de mena de calcopirita al 50% de
pureza. ¿Qué volumen de dióxido de azufre en m3 se libera a condiciones normales?
(Dato: Masa molar (g/mol): CuFeS2 = 183,5)
La reacción del proceso es:
2 CuFeS2(s) + 3 O2(g) → 2 FeO(s) + 2 CuS(s) + 2 SO2(g)
A) 1,12 x 103 B) 2,24 x 105 C) 3,44 x 109 D) 2,44 x 103 E) 1,12 x 105
7. El carbono es un elemento no metálico que se puede encontrar en yacimientos en
forma cristalina, como el diamante, pero también se puede encontrar impuro como
carbón, en forma de antracita, carbón bituminoso, lignito y turba, disminuyendo su
porcentaje de pureza y poder de calor respectivamente, así como su antigüedad. Al
respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F)
I. La antracita es el carbón más antiguo en su formación y de mayor poder calórico
II. El carbón bituminoso contiene mayor cantidad de carbono que la antracita.
III. El lignito produce mayor cantidad de calor que la turba al combustionar.
A) FVV B) FFF C) VVV D) VFV E) VVF
8. Camisea, es la reserva de gas natural (GN) más importante de Latinoamérica. Se ha
utilizado de dos maneras: como combustible y como materia prima de procesos
petroquímicos. Al respecto, seleccione la secuencia correcta del valor de verdad (V o
F).
I. Se puede usar en la industria como fuente energética y no energética.
II. El gas natural es una mezcla de hidrocarburos cuyo componente principal es el
metano.
III. Su uso doméstico, es como un combustible.
A) FVV B) VFV C) VVV D) VFF E) VVF
9. El petróleo es una mezcla compleja formada principalmente por hidrocarburos. El
petróleo crudo se destila en las refinerías, sus componentes se separan debido a sus
diferentes puntos de ebullición. A temperatura y presión normal sus productos pueden
presentarse en forma líquida (gasolina, diésel), sólida (asfalto, parafinas), o gaseosa
(gas natural). La ciencia se inclina por asignarle un origen orgánico. Al respecto,
seleccione la alternativa INCORRECTA.
A) El petróleo se formó por la descomposición de restos animales y vegetales.
B) La gasolina y el diésel son los combustibles líquidos que más se comercializa.
C) Los componentes más pesados se obtienen en la parte superior de la torre de
destilación.
D) En la destilación de petróleo se obtiene licuado de gas natural (LGN)
E) El asfalto se usa en pavimentación de pistas y las parafinas para elaborar velas.
10. En octubre del 2018, la demanda de combustibles líquidos en el Perú fue de 203, 49
MBPD (miles de barriles producidos por día), siendo la gasolina la más comercial, con
respecto a la gasolina, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V).
i) El octanaje mide su capacidad antidetonante.
ii) Al adicionar MTBE se mejora su calidad.
iii) Para aumentar su producción se realiza el cracking catalítico.
A) VVF B) VFF C) VVV D) FFF E) FFV
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Los minerales, que pueden ser extraídos de sus menas, son compuestos inorgánicos
cristalinos que se pueden clasificar como minerales metálicos, por ejemplo: la
hematita, la calcopirita y la blenda; o minerales no metálicos, por ejemplo: la caliza y
el cuarzo. Al respecto, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. El cobre se extrae de la calcopirita y el plomo de la blenda.
II. La mena de hematita está formado por óxido férrico y ganga.
III. El CaCO3 es un mineral metálico, y el ZnS mineral no metálico.
A) FVV B) VFF C) VVV D) FVF E) VVV
2. El año 2017 el Perú ocupó el segundo lugar en la producción de cobre, plata y zinc, y
se ubicó como el primer productor de oro, plomo y zinc en Latinoamérica. Se utilizan
diversos procesos metalúrgicos para la obtención del metal a partir de sus minerales.
Respecto a las siguientes reacciones, seleccione la alternativa correcta.
a) 4Au(s) + 8KCN(ac) + 2H2O(ℓ) + O2(g) → 4K [Au(CN)4](ac) + 4KOH(ac).
b) 2CuFeS2(s) + 3O2(g) → 2FeO(s) + 2CuS(s) + 2SO2(g).
c) Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g).
d) 2C(s) + O2(g) → 2CO(g).
A) En la reacción (a), se obtiene oro por un proceso de electrodeposición.
B) Las reacciones (b) y (c), son procesos de tostación para obtener hierro.
C) La reacción (d), es un proceso de reducción del carbono.
D) En (c), se obtiene hierro mediante la reducción de la magnetita.
E) En la reacción (a), el oro se oxida por un proceso de cianuración.
3. El zinc es un metal blanco azulado y tiene la propiedad de ser un agente anticorrosivo,
se extrae a partir de la blenda (ZnS). El año 2017, la principal empresa minera de
producción de cinc fue Antamina (con el 30% del total producido), ¿Cuántos
kilogramos de óxido de cinc se puede obtener en una de las etapas de su producción,
a partir de 4 toneladas de mena de blenda, con 48,5 % de pureza? La reacción del
proceso de tostación es
2ZnS(s) + 3O2(g) → 2ZnO(s) + 3SO2(g)
(Dato: Masa molar (g/mol): ZnS = 97; ZnO = 81)
A) 1,62 x 103 B) 9,70 x 103 C) 1,62 x 107 D) 8,10 x 103 E) 1,94 x 103
4. La gasolina, es el combustible diseñado para uso de motores de combustión interna
en vehículos como automóviles y motocicletas, entre muchos otros. Es una fracción
del petróleo, formado por una mezcla de hidrocarburos saturados que está en el rango
aproximado de C5 a C12. El índice de octano mide su capacidad antidetonante, que se
basa en la mezcla de dos hidrocarburos: isooctano y n – heptano. Al respecto,
determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).
I. Es una de las fracciones líquidas del petróleo, formado por una mezcla de
alcanos.
II. El isooctano es el antidetonante cuyo nombre sistemático es 2,2,4 –
trimetilpentano
III. La gasolina de 95 octanos posee mayor carácter detonante que una de 90
octanos
IV. El cracking del petróleo se usa para aumentar la producción de la gasolina.
A) VVVV B) FVFV C) VVFV D) VVVF E) VVFF
