Du duas soluções de ácido sulfúrico, sendo a corrente A de 100 kg , contendo 20% em massa de H2SO4 ( 98 g / mol ) e a B contendo 60 % em massa de H 2 SO 4 , são misturadas para formar uma solução C contendo 4 mol de H 2 SO / L de solução ( DR=1,213 ). A corrente de água (fundo do reator) está na camisa de refrigeração e não no sistema reacional. Sendo DR = densidade relativa:
a) Calcule a fração mássica de ácido sulfúrico na solução do produto (g H2SO4/g solução)

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos duas soluções de ácido sulfúrico (H₂SO₄) que vão ser misturadas para formar uma terceira solução. A gente precisa calcular a fração mássica de H₂SO₄ na solução final, ou seja, quanto isso representa em relação ao total da solução. Para resolver isso, vamos precisar entender de equilíbrio de misturas, cálculo de frações mássicas e usar a densidade relativa para relacionar massa e volume.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as informações que a gente tem:
  • Solução A: 100 kg com 20% de H₂SO₄.
  • Solução B: 60% de H₂SO₄.
  • Solução C: 4 mol/L de H₂SO₄ e densidade relativa (DR) de 1,213.
Precisamos encontrar a fração mássica de H₂SO₄ na solução C.

Passo 3

Vamos calcular a massa de H₂SO₄ em cada solução antes da mistura.
Para a Solução A:
Massa de H₂SO₄A = 100 , kg times 20% = 20 , kg
Para a Solução B: Aqui precisamos saber a massa total. A porcentagem é 60%, mas a massa total não foi dada diretamente. Vamos chamar a massa da Solução B de Massa de H₂SO₄B = mB times 60% = 0,6 , mB .
A massa de H₂SO₄ na Solução B será:

Passo 4

Agora, vamos considerar a mistura das duas soluções para formar a Solução C. A massa total da Solução C será:
Massa totalC = 100 , kg + mB
A massa total de H₂SO₄ na Solução C será:
Massa total de H₂SO₄C = 20 , kg + 0,6 , mB

Passo 5

Sabemos que a Solução C tem uma concentração de 4 mol/L de H₂SO₄. Vamos converter isso para uma base de massa.
Primeiro, calculamos a massa molar do H₂SO₄:
Massa molar do H₂SO₄ = 98 , g/mol
Então, 4 mol/L correspondem a:
4 , mol/L times 98 , g/mol = 392 , g/L

Passo 6

Utilizando a densidade relativa (DR) da Solução C, que é 1,213, podemos encontrar a massa total por litro de solução:
Massa total por litro = 1,213 times 1000 , g/L = 1213 , g/L

Passo 7

Agora, podemos encontrar a fração mássica de H₂SO₄ na Solução C:
Fração mássica = Massa de H₂SO₄Massa total da solução = 392 , g1213 , g approx 0,323 çãáçã

Resposta

A fração mássica de ácido sulfúrico na solução do produto é aproximadamente 0,323 g H₂SO₄/g solução.

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