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:
- Concentração mássica do H₂SO₄ em kg/m³.
- Vazão mássica do H₂SO₄ em kg/s.
- 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:
Primeiro, calculamos a massa total da solução usando a densidade relativa. A densidade absoluta (
) é:
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
.