03 - (FATEC SP)

O “cheiro forte” da urina humana deve-se principalmente à amônia, formada pela reação química que ocorre entre ureia, \mathrm{CO}\left(\mathrm{NH}_{2}\right)_{2}, e água:
\mathrm{CO}\left(\mathrm{NH}_{2}\right)_{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \longrightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})
O volume de amônia, medido nas CATP (Condições Ambiente de Temperatura e Pressão), formado quando 6,0 \mathrm{~g} de ureia reagem completamente com água é, em litros,
Dado:
\mathrm{V}_{\mathrm{M}}=25 \mathrm{~L} . \mathrm{mol}^{-1}
Massas molares, \mathrm{em} \mathrm{g} \cdot \mathrm{mol}^{-1}: \mathrm{C}=12 ; \mathrm{H}=1 ; \mathrm{O}=16 ; \mathrm{N}=14
a) 0,5 .
b) 1,0 .
c) 1,5 .
d) 2,0 .
e) 5,0 .

Passo 1

O enunciado pede: calcular o volume de amônia formado, nas CATP, quando 6,0\\ \mathrm{g} de ureia reagem completamente com água, sabendo que a reação é
\mathrm{CO}\left(\mathrm{NH}_{2}\right)_{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l}) \longrightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})+2\,\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{g})
Dados fornecidos relevantes:
  • massa de ureia: 6,0\\ \mathrm{g};
  • volume molar nas CATP: \mathrm{V}_{\mathrm{M}}=25\\ \mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1} (valor dado no enunciado);
  • massas atômicas: \mathrm{C}=12,\\ \mathrm{H}=1,\\ \mathrm{O}=16,\\ \mathrm{N}=14 (em \mathrm{g}\cdot\mathrm{mol}^{-1}).
    O que precisamos encontrar: o volume, em litros, de \mathrm{NH}_{3} produzido.

Passo 2

Calcular a massa molar (massa de 1 mol) da ureia \mathrm{CO}\left(\mathrm{NH}_{2}\right)_{2}.
Explicação rápida: a massa molar de uma molécula é a soma das massas atômicas dos átomos que a compõem. Aqui contamos cada átomo presente na fórmula.
Na ureia temos:
  • 1 átomo de carbono: 1\times 12;
  • 1 átomo de oxigênio: 1\times 16;
  • 2 átomos de nitrogênio (pois há dois grupos \mathrm{NH}_{2}): 2\times 14;
  • 4 átomos de hidrogênio (cada \mathrm{NH}_{2} tem 2 H, e há dois grupos): 4\times 1.
    Agora somamos:
M_{\text{ureia}} = 12 + 16 + 2\cdot 14 + 4\cdot 1
M_{\text{ureia}} = 12 + 16 + 28 + 4 = 60\\ \mathrm{g}\cdot\mathrm{mol}^{-1}

Passo 3

Calcular o número de mols de ureia presentes em 6,0\\ \mathrm{g}.
Fórmula usada: \displaystyle n=\frac{m}{M}, onde \,n é o número de mols, m a massa em gramas e M a massa molar em \mathrm{g}\cdot\mathrm{mol}^{-1}.
Aplicando:
n_{\text{ureia}}=\frac{6,0}{60}=0,10\\ \mathrm{mol}.
Explicação: 0,10\\ \mathrm{mol} significa que temos uma décima de mol de moléculas de ureia.

Passo 4

Usar a estequiometria da reação para relacionar mols de ureia com mols de \mathrm{NH}_{3}.
Da reação balanceada vemos que 1 mol de ureia produz 2 mols de \mathrm{NH}_{3}. Isso é porque o coeficiente estequiométrico de \mathrm{NH}_{3} é 2.
Portanto:
n_{\mathrm{NH}_{3}} = 2 \times n_{\text{ureia}} = 2\times 0,10 = 0,20\\ \mathrm{mol}.
Breve ensino: coeficientes estequiométricos dizem quantas moléculas (ou mols) de cada espécie reagem/produzem por 1 mol da outra.

Passo 5

Calcular o volume de \mathrm{NH}_{3} usando o volume molar nas CATP.
Conceito: o volume molar \mathrm{V}_{\mathrm{M}} é o volume ocupado por 1 mol de gás nas condições dadas. Aqui \mathrm{V}_{\mathrm{M}}=25\\ \mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1} (dado).
Fórmula: \displaystyle V = n \cdot \mathrm{V}_{\mathrm{M}}.
Aplicando para \mathrm{NH}_{3}:
V_{\mathrm{NH}_{3}} = 0,20\\ \mathrm{mol} \times 25\\ \mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1} = 5,0\\ \mathrm{L}.
Verificação rápida de unidades: \mathrm{mol}\times (\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1})=\mathrm{L}, está consistente.

Passo 6

Conclusão e checagem mental: a quantidade de \mathrm{NH}_{3} parece razoável — uma pequena massa de ureia (6,0 g) produz alguns litros de amônia sob as condições em que 1 mol ocupa 25\\ \mathrm{L}. Fizemos cálculo de massa molar, passamos para mols e usamos a razão estequiométrica e o volume molar para chegar ao volume final.

Resposta

e) 5,0\\ \mathrm{L}

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