Du duas soluções de ácido sulfúrico, sendo a corrente A de 100 kg , contendo 20% em massa de H2SO4 (
) e a B contendo
em massa de H 2 SO 4 , são misturadas para formar uma solução C contendo 4 mol de
de solução (
). 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)
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:
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
.
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:
A massa total de H₂SO₄ na Solução C será:
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:
Então, 4 mol/L correspondem a:
Passo 6
Utilizando a densidade relativa (DR) da Solução C, que é 1,213, podemos encontrar a massa total por litro de solução:
Passo 7
Agora, podemos encontrar a fração mássica de H₂SO₄ na Solução C:
Resposta
A fração mássica de ácido sulfúrico na solução do produto é aproximadamente 0,323 g H₂SO₄/g solução.