Uma solução efluente de um processo de nitração tem a concentração de 21,5% de ácido nítrico e 35,4% de ácido sulfúrico. Esta solução efluente deverá ser concentrada pela adição de soluções de ácido nítrico a 90% e de ácido sulfúrico a 95% para se obter uma solução de ácido nítrico a 30 % e ácido sulfúrico a 60 %. Para se obter 1.000 kg da solução final concentrada, calcule:
a) a massa da solução original.
b) as massas das soluções ácidas concentradas.

Passo 1

O enunciado trata de concentrar uma solução efluente contendo 21,5% de HNO3 e 35,4% de H2SO4 pela adição de duas soluções concentradas: uma de HNO3 a 90% e outra de H2SO4 a 95%. Queremos 1,000 kg da mistura final com 30% de HNO3 e 60% de H2SO4. O conteúdo é balanço de massa em mistura.

Passo 2

Definimos as massas:
F = massa da solução original,
N = massa da solução de HNO3 a 90%,
S = massa da solução de H2SO4 a 95%.
Escrevendo os balanços:
(massa total) F + N + S = 1000
((HNO3)) 0,215,F + 0,90,N = 0,30times1000 = 300
((H2SO4)) 0,354,F + 0,95,S = 0,60times1000 = 600

Passo 3

Isolamos N e S em função de F:
N = 300 - 0,215,F0,90, S = 600 - 0,354,F0,95

Passo 4

Substituímos na equação da massa total:
F ;+;300 - 0,215,F0,90;+;600 - 0,354,F0,95 =1000
Fazendo as operações e somando termos, chega-se a
0,38848,F + 964,912 = 1000 Longrightarrow F approx 90,3 kg

Passo 5

Com F=90,3 kg calculamos
N = 300 - 0,215times90,30,90 approx 311,7 kg,
S = 600 - 0,354times90,30,95 approx 598,9 kg

Resposta

a) A massa da solução original é aproximadamente 90,3 kg.
b) As massas das soluções concentradas são cerca de 311,7 kg da solução de HNO3 a 90% e 598,9 kg da solução de H2SO4 a 95%.

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