Uma solução aquosa 0,50 molar de ácido sulfúrico entra em uma unidade de processo com uma vazão de
. A densidade relativa da solução é 1,03 . Calcule (1) a concentração mássica do
, (2) a vazão mássica de
em kg/s e (3) a fração mássica do
.
Passo 1
Beleza, vamos destrinchar o problema. A gente tem uma solução aquosa de H₂SO₄ com concentração 0,50 M (ou seja, 0,50 mol/L) que entra numa unidade com vazão de 1,25 m³/min. A densidade relativa da solução é 1,03 (logo, 1,03 vezes a densidade da água).
Conteúdo: molaridade, massa molar, densidade, conversão de unidades (L ↔ m³, min ↔ s), fluxo de massa e fração mássica.
O que vamos precisar:
Conteúdo: molaridade, massa molar, densidade, conversão de unidades (L ↔ m³, min ↔ s), fluxo de massa e fração mássica.
O que vamos precisar:
- Massa molar do H₂SO₄,
. - Densidade da água padrão
.
Passo 2
Calcular a densidade absoluta da solução.
Como a densidade relativa é 1,03, basta:
Como a densidade relativa é 1,03, basta:
Passo 3
A concentração mássica (kg de soluto por m³ de solução) vem da molaridade em mol/m³ vezes a massa molar do ácido.
- Convertemos 0,50 mol/L para mol/m³:
- Multiplicamos pela massa molar em kg/mol:
Passo 4
Agora a vazão mássica de H₂SO₄ (em kg/s).
- Convertemos a vazão volumétrica para m³/s:
- Multiplicamos pela concentração mássica:
Passo 5
Por fim, a fração mássica do H₂SO₄ na solução (razão entre massa de soluto e massa total da solução num mesmo volume).
Resposta
(1) Concentração mássica:
(2) Vazão mássica:
(3) Fração mássica: (4,76 %)
(2) Vazão mássica:
(3) Fração mássica: