21 (UnB-DF) Texto para a próxima questão.
Cerca de 90 \% do ácido nítrico, principal matéria-prima dos adubos à base de nitratos, são obtidos pela reação de oxidação da amônia pelo \mathrm{O}_{2}, em presença de catalisador - platina com 5 \% a 10 \% de paládio ou de ródio (ou de ambos) - a uma temperatura de 950^{\circ} \mathrm{C}. A reação é representada pela equação
6 \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})+9 \mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \longleftrightarrow 2 \mathrm{HNO}_{3}(\mathrm{~g}) 4 \mathrm{NO}(\mathrm{~g})+8 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g})
Essa reação ocorre nas seguintes etapas:
I. 6 \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})+\frac{15}{2} \mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g})=6 \mathrm{NO}(\mathrm{~g})+9 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g})
\Delta \mathrm{H}=-1.359 \mathrm{~kJ}
II. 3 \mathrm{NO}(\mathrm{g})+\frac{3}{2} \mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g})=3 \mathrm{NO}_{2}(\mathrm{~g})
\Delta \mathrm{H}=-170 \mathrm{~kJ}
III. 3 \mathrm{NO}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g})=2 \mathrm{HNO}_{3}(\mathrm{~g})+\mathrm{NO}(\mathrm{~g})
\Delta \mathrm{H}=-135 \mathrm{~kJ}
Na (s) questão(ões) a seguir assinale os itens corretos e os itens errados.
O conhecimento físico-químico acerca das reações apresentadas permite prever situações em que é possível afetar o rendimento da síntese de ácido nítrico e, consequentemente, prever ações para aumentar a sua produção.
A respeito desse assunto, julgue os itens seguintes.
a. De acordo com a lei de Hess, aumentando-se o número de etapas da reação para à obtenção do ácido nítrico, aumenta-se a energia liberada no sistema.
b. O aumento da produção de ácido nítrico é proporcional ao consumo de ligas de platina.
c. Considerando que as reações indicadas estão em estado de equilíbrio, é correto prever que o abaixamento de temperatura no sistema reacional aumenta a produção de ácido nítrico.

Passo 1

O enunciado apresenta a síntese do ácido nítrico a partir da oxidação da amônia em três etapas e pede para julgar as afirmações sobre: (1) aplicação da lei de Hess, (2) consumo de catalisador de platina e (3) efeito da temperatura no rendimento em equilíbrio. Para resolver precisamos usar: a lei de Hess (entalpia éfunção de estado), conceito de catalisador (não é consumido) e Princípio de Le Châtelier (deslocamento de equilíbrio).

Passo 2

Afirmativa (a): “De acordo com a lei de Hess, aumentando-se o número de etapas da reação para à obtenção do ácido nítrico, aumenta-se a energia liberada no sistema.” A lei de Hess diz que a variação de entalpia global independe do caminho escolhido; ou seja, qualquer decomposição em etapas somará a mesma \Delta H do processo direto. Logo, Número de etapas não altera energia total liberada. A afirmação é falsa.

Passo 3

Afirmativa (b): “O aumento da produção de ácido nítrico é proporcional ao consumo de ligas de platina.” Catalisadores como as ligas de platina/paládio servem para acelerar o equilíbrio, mas não são consumidos na reação. Portanto, não há relação de proporcionalidade entre produção e “consumo” de catalisador. A afirmação é falsa.

Passo 4

Afirmativa (c): “Considerando que as reações indicadas estão em estado de equilíbrio, é correto prever que o abaixamento de temperatura no sistema reacional aumenta a produção de ácido nítrico.” A soma das \Delta H das etapas é negativa (reação global é exotérmica). Pelo Princípio de Le Châtelier, reduzir a temperatura favorece o lado exotérmico (produtos), aumentando o rendimento de ácido nítrico. A afirmação é verdadeira.

Resposta

a. Errado
b. Errado
c. Certo

Exercícios relacionados