A amônia é uma substância química muito importante para a indústria. Ela é utilizada na preparação dos produtos de limpeza, dos explosivos, dos fertilizantes, das fibras de matéria têxtil, etc. A síntese de é realizada em fase gasosa, à temperatura de aproximadamente , de acordo com a seguinte reação:
Se a mistura inicial é de 30 mols de , e 75 mols de , que quantidade de será produzida, em mols, teoricamente, se a reação de síntese for completa?
d) 75
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem a síntese de amônia no gás, a cerca de 450 °C, pela reação:
Começamos com 30 mol de N₂ e 75 mol de H₂ e queremos saber quantos mols de NH₃ aparecem se a reação for completa.
Conteúdo: este problema é de estequiometria, em particular cálculo de reagente limitante e rendimento teórico. A gente vai precisar:
balancear a equação química;
calcular quantos mols de NH₃ cada reagente pode produzir;
identificar qual é o reagente limitante (o que faz menos NH₃);
tirar a resposta final.
Passo 2
Primeiro passo prático: balancear a reação. A forma certa é:
Isso quer dizer que 1 mol de N₂ reage com 3 mol de H₂ para formar 2 mol de NH₃.
Passo 3
Agora, a ideia de reagente limitante: a gente vê, separadamente, quantos mols de NH₃ cada reagente conseguiria fazer se ele fosse consumido todo. O menor rendimento será o real.
a) Usando 30 mol de N₂:
pela estequiometria, 1 mol N₂ → 2 mol NH₃
logo 30 mol N₂ → mol NH₃
b) Usando 75 mol de H₂:
pela estequiometria, 3 mol H₂ → 2 mol NH₃
logo 75 mol H₂ → mol NH₃
Passo 4
Comparando 60 mol (vindo do N₂) e 50 mol (vindo do H₂), o H₂ só consegue produzir 50 mol de NH₃ antes de acabar. Então H₂ é o reagente limitante e o rendimento teórico é 50 mol de NH₃.