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
.