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 vaz̃ão mássica do
, em
(iii) a fração mássica do
.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma solução aquosa de ácido sulfúrico (
) com concentração molar de 0,5 M e densidade relativa de 1,03. Essa solução está entrando em um processo com uma vazão de
. Precisamos calcular:
i) A concentração mássica de
em kg/m³;
ii) A vazão mássica de
em kg/s;
iii) A fração mássica de
.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de química como concentração molar, densidade, massa molar e relacionar essas informações para encontrar as respostas.
Passo 2
Vamos começar calculando a concentração mássica de
. A concentração mássica (massa por unidade de volume) pode ser calculada usando a fórmula:
Primeiro, precisamos saber a massa molar do
. Calculando:
Convertendo para kg/mol:
Agora, aplicando na fórmula da concentração mássica:
Como
, multiplicamos por 1000 para obter kg/m³:
Passo 3
Agora, vamos calcular a vazão mássica de
. Para isso, usamos a concentração mássica que encontramos e a vazão volumétrica fornecida.
Primeiro, convertemos a vazão de
para kg/min:
Agora, convertendo para kg/s:
Arredondando, temos aproximadamente
.
Passo 4
Por fim, vamos determinar a fração mássica de
. A fração mássica é a razão entre a massa do componente e a massa total da solução.
Primeiro, precisamos da massa total da solução. Para isso, usamos a densidade relativa. A densidade relativa (1,03) indica que a densidade da solução é 1,03 vezes a densidade da água (que é aproximadamente
).
Agora, a fração mássica é:
Convertendo para porcentagem:
Resposta
i) A concentração mássica de
é
;
ii) A vazão mássica de
é aproximadamente
;
iii) A fração mássica de
é
.
Exercícios relacionados
Considere um reator CSTR que processa a reação
em fase gasosa, cujo sistema reacional é isotérmico (
) e isobárico (
). A alimentação dos reagentes é equimolar e a lei de velocidade de reação é de primeira ordem em relação à base de cálculo mais adequada. Na partida da unidade, o reator levou 20 minutos para alcançar o volume ideal de reação (tempo de enchimento, partindo do reator completamente vazio), mantendo a vazão volumétrica de alimentação constante. A
constante de velocidade de reação é . Calcule a concentração da espécie utilizada como base de cálculo quando o regime estacionário foi alcançado.
Obs: Responda, antes de começar o problema, as três perguntas básicas recomendadas em sala de aula.
Obs2: Construa a tabela estequiométrica. Resp.
constante de velocidade de reação é
Obs: Responda, antes de começar o problema, as três perguntas básicas recomendadas em sala de aula.
Obs2: Construa a tabela estequiométrica. Resp.
Considere a reação
, em fase gasosa, que ocorre em um reator PFR à pressão e temperatura constantes. Neste reator verifica-se uma queda da vazão volumétrica de
em relação à vazão volumétrica de entrada. A alimentação deste reator é composta de duas correntes: a da espécie A possui vazão molar de
e concentração de
e a espécie B possui vazão molar de
e concentração de
. Antes de processar esta reação no PFR, foram realizados testes em um reator batelada, isotérmico a volume constante, com pressão inicial de 20 atm. Ao chegar no final da reação, percebeu-se que a pressão estava em
. Foram coletadas do reator batelada alíquotas da mistura reacional com o tempo e foi obtida a seguinte tabela:
X | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
189 | 192 | 200 | 222 | 250 | 303 | 400 | 556 | 800 |
Determine o número de bateladas em 24 h de operação sabendo que os volumes do PFR e batelada são iguais e que a alimentação do reator batelada é constituída por 200 mols de A e 300 mols de B. O tempo destinado ao preparo do reator é de 600 s. Calcule também a concentração de alimentação do reagente limitante. Resp. № bat=5; Cio
Trinta
de etanol
e quarenta
de metanol
são misturadas. Calcule as seguintes propriedades da mistura final admitindo que o volume final seja igual à soma dos volumes individuais: a) As frações mássicas do etanol e do metanol; b) A fração molar do metanol; c) O volume total da mistura; d) O volume especifico da mistura; e) A concentração do etanol (em lbmol/fi
; f) A massa de etanol (em lbm ) em 10 mL da mistura; g ) A vazão volumétrica da mistura (L/h) correspondente a uma vazão molar de
de metanol.