Uma solução aquosa 0,5 molar de ácido sulfúrico entra em uma unidade de processo com uma vazão de . A densidade relativa da solução é 1,03 . Calcule (i) a concentração mássica do , em kg/m ; (ii) a vazão mássica do , em kg/s e (iii) a fração mássica do .

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H₂SO₄) com concentração molar de 0,5 M que está entrando numa unidade de processo com uma vazão de . A densidade relativa da solução é 1,03. Precisamos calcular:
  1. Concentração mássica do H₂SO₄ em kg/m³.
  2. Vazão mássica do H₂SO₄ em kg/s.
  3. Fração mássica do H₂SO₄.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de concentração molar, densidade e relações entre massa, volume e fração mássica. Vamos passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a concentração mássica do H₂SO₄. A concentração mássica ( ) é dada pela massa do soluto por unidade de volume da solução:
Mas como não temos a massa diretamente, vamos usar a concentração molar ( ) e a massa molar do H₂SO₄ para encontrar a massa. A massa molar do H₂SO₄ é aproximadamente 98,079 g/mol.
Primeiro, convertemos a concentração molar para massa por litro:
Convertendo para kg/m³:

Passo 3

Agora, vamos calcular a vazão mássica do H₂SO₄. Para isso, precisamos da concentração mássica que acabamos de calcular e da vazão volumétrica. Porém, a vazão está em metros cúbicos por minuto, vamos converter para segundos:
A vazão mássica ( ) é dada por:

Passo 4

Por fim, vamos calcular a fração mássica do H₂SO₄. A fração mássica ( ) é a razão entre a massa do soluto e a massa total da solução:
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Primeiro, calculamos a massa total da solução usando a densidade relativa. A densidade absoluta ( ) é:
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Agora, a massa total da solução por metro cúbico é 1030 kg. A massa do H₂SO₄ por metro cúbico já calculamos como 49,0395 kg. Então:

Resposta

(i) A concentração mássica do H₂SO₄ é aproximadamente .
(ii) A vazão mássica do H₂SO₄ é cerca de .
(iii) A fração mássica do H₂SO₄ é aproximadamente .

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