Uma solução aquosa 0,50 molar de ácido sulfúrico entra em uma unidade de processo com uma vazão de 1,25 m^3 / min. A densidade relativa da solução é 1,03 . Calcule (1) a concentração mássica do H2 SO4 em kg / m^3, (2) a vazão mássica de H2 SO4 em kg/s e (3) a fração mássica do H2 SO4.

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:
  • Massa molar do H₂SO₄, .
  • Densidade da água padrão á.

Passo 2

Calcular a densidade absoluta da solução.
Como a densidade relativa é 1,03, basta:
rhorm sol ;=; 1,03 times 1000;kg/m^3 = 1030;kg/m^3

Passo 3

A concentração mássica (kg de soluto por m³ de solução) vem da molaridade em mol/m³ vezes a massa molar do ácido.
  1. Convertemos 0,50 mol/L para mol/m³:
C ;=; 0,50;mol/L times 1000;Lm^3 ;=;500;mol/m^3
  1. Multiplicamos pela massa molar em kg/mol:
cm ;=; C times M ;=;500;molm^3times0,09808;kgmol ;=;49,04;kg/m^3

Passo 4

Agora a vazão mássica de H₂SO₄ (em kg/s).
  1. Convertemos a vazão volumétrica para m³/s:
Q = 1,25;m^3min = 1,2560;m^3s =0,020833;m^3/s
  1. Multiplicamos pela concentração mássica:
dot mrm H2SO4 = cm times Q =49,04;kg/m^3times0,020833;m^3/s approx1,02;kg/s

Passo 5

Por fim, a fração mássica do H₂SO₄ na solução (razão entre massa de soluto e massa total da solução num mesmo volume).
w =massa de H₂SO₄ por m³massa total da solução por m³ =49,04;kg/m^31030;kg/m^3 approx0,0476 (ou 4,76 % em massa) ³çã³

Resposta

(1) Concentração mássica:
(2) Vazão mássica:
(3) Fração mássica: (4,76 %)

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