A amônia é produzida comercialmente reagindo-se \mathrm{N}_{2} e \mathrm{H}_{2}. Quantos gramas de \mathrm{NH}_{3} podem ser produzidos de 4,62 \mathrm{~L} de \mathrm{H}_{2} se os dois gases são medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão?

Passo 1

O enunciado pede: “Quantos gramas de \mathrm{NH}_{3} podem ser produzidos a partir de 4,62\\ \mathrm{L} de \mathrm{H}_{2} se os dois gases são medidos nas mesmas condições de temperatura e pressão?”\n
Informações dadas:
\text{Volume de } \mathrm{H}_2 = 4,62\\ \mathrm{L}
Os dois gases estão nas mesmas condições de temperatura e pressão (ou seja, podemos aplicar a lei de Avogadro: volumes proporcionais ao número de mols). Não foi especificada a pressão/temperatura numérica; para obter um valor numérico vou assumir a molaridade padrão usada em muitos exercícios quando se precisa de um número: o volume molar \,22,4\\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}} (CNTP). Se preferir outra condição, o procedimento é o mesmo — muda só o valor numérico do volume molar.

Passo 2

Escrevemos a equação balanceada da reação de síntese da amônia:
\mathrm{N}_2 + 3\,\mathrm{H}_2 \longrightarrow 2\,\mathrm{NH}_3
Explanação curta e necessária: os coeficientes estequiométricos dizem quantas unidades (mols ou volumes, se as condições são as mesmas) de cada substância reagem/produzem. Aqui, 3 volumes de \mathrm{H}_2 reagem para formar 2 volumes de \mathrm{NH}_3.

Passo 3

Usando a relação volumes ↔ mols (lei de Avogadro), a razão entre volumes segue a estequiometria. Assim, o volume de \mathrm{NH}_3 formado é
V_{\mathrm{NH}_3}=\frac{2}{3}\,V_{\mathrm{H}_2}.
Substituindo V_{\mathrm{H}_2}=4,62\\ \mathrm{L}:
V_{\mathrm{NH}_3}=\frac{2}{3}\times 4,62\\ \mathrm{L}=\frac{9,24}{3}\\ \mathrm{L}=3,08\\ \mathrm{L}.
Interpretação: 4,62\\ \mathrm{L} de \mathrm{H}_2 podem gerar 3,08\\ \mathrm{L} de \mathrm{NH}_3 nas mesmas condições.

Passo 4

Agora convertemos o volume de \mathrm{NH}_3 em número de mols. Admitindo o volume molar \,22,4\\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}} (CNTP), temos
n_{\mathrm{NH}_3}=\frac{V_{\mathrm{NH}_3}}{V_m}=\frac{3,08\\ \mathrm{L}}{22,4\\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}}=0,1375\\ \mathrm{mol}.
Explicação: dividir o volume pelo volume ocupado por 1 mol em CNTP dá o número de mols.

Passo 5

Calcular a massa de \mathrm{NH}_3 a partir dos mols. Primeiro, a massa molar da amônia:
M_{\mathrm{NH}_3}=M_{\mathrm{N}}+3M_{\mathrm{H}}=14,01+3\times 1,008=17,034\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
Então a massa obtida é
m_{\mathrm{NH}_3}=n_{\mathrm{NH}_3}\times M_{\mathrm{NH}_3}=0,1375\\ \mathrm{mol}\times 17,034\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}=2,342\\ \mathrm{g}.
Arredondando com o mesmo número de algarismos significativos do dado inicial ( 4,62 tem três algarismos), ficamos com
m_{\mathrm{NH}_3}=2,34\\ \mathrm{g}.
Breve incentivo: boa! Você usou estequiometria + lei de Avogadro e conversão mol → massa — os passos clássicos que caem muito na prova.

Resposta

\;2,34\\ \mathrm{g\\ NH_3}

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