Um caminhão tanque carregando 5,0 times 10^3 kg de solução de ácido sulfúrico concentrado tomba e derrama sua carga. Se o ácido sulfúrico é 95 % em massa e tem d=1,84 g mL l?1, quantos kg de carbonato de sódio devem ser adicionados para neutralizar o ácido?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma situação onde 5,0 × 10³ kg de uma solução de ácido sulfúrico (H₂SO₄) derramaram. A solução é 95% de H₂SO₄ em massa e tem uma densidade de 1,84 g/mL. Nosso objetivo aqui é descobrir quantos quilos de carbonato de sódio (Na₂CO₃) precisamos adicionar para neutralizar esse ácido. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de porcentagem em massa, densidade, e uma reação de neutralização química.

Passo 2

Primeiro, vamos descobrir a massa de ácido sulfúrico puro na solução derramada. Sabemos que a solução é 95% H₂SO₄ em massa, então multiplicamos a massa total da solução pela porcentagem de H₂SO₄:
Massa de H2SO4 = 5,0 times 10^3 , kg times 0,95

Passo 3

Calculando isso, temos:
Massa de H2SO4 = 5,0 times 10^3 times 0,95 = 4,75 times 10^3 , kg
Então, temos 4.750 kg de H₂SO₄ puro.

Passo 4

Agora, vamos escrever a equação da reação de neutralização entre o ácido sulfúrico e o carbonato de sódio:
H2SO4 + Na2CO3 Na2SO4 + H2O + CO2
Essa equação mostra que 1 mol de H₂SO₄ reage com 1 mol de Na₂CO₃.

Passo 5

Para avançar, precisamos converter a massa de H₂SO₄ para mols. A massa molar do H₂SO₄ é:
Massa molar de H2SO4 = 2 times 1,01 + 32,07 + 4 times 16,00 = 98,09 , g/mol
Convertendo a massa de kg para g:
4,75 times 10^3 , kg = 4,75 times 10^6 , g
Então, o número de mols de H₂SO₄ é:
Mols de H2SO4 = 4,75 times 10^6 , g98,09 , g/mol approx 4,85 times 10^4 , mol

Passo 6

Pela equação da reação, precisamos de 1 mol de Na₂CO₃ para cada mol de H₂SO₄. Portanto, também precisamos de 4,85 × 10⁴ mol de Na₂CO₃.

Passo 7

Agora, vamos converter os mols de Na₂CO₃ para massa. A massa molar do Na₂CO₃ é:
Massa molar de Na2CO3 = 2 times 22,99 + 12,01 + 3 times 16,00 = 105,99 , g/mol
Então, a massa de Na₂CO₃ necessária é:
Massa de Na2CO3 = 4,85 times 10^4 , mol times 105,99 , g/mol

Passo 8

Calculando isso, temos:
Massa de Na2CO3 = 4,85 times 10^4 times 105,99 approx 5,14 times 10^6 , g
Convertendo para kg:
5,14 times 10^6 , g = 5,14 times 10^3 , kg

Resposta

Para neutralizar os 5,0 × 10³ kg de solução de ácido sulfúrico derramados, é necessário adicionar aproximadamente 5,14 × 10³ kg de carbonato de sódio (Na₂CO₃).

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