Considere a reação: \mathrm{N}_{2}+3 \mathrm{H}_{2} \rightarrow 2 \mathrm{NH}_{3}
Partindo-se de 1 mol de moléculas de N 2 e quantidade em excesso de \mathrm{H}_{2}, responda: Qual seria a quantidade de matéria (em mol), moléculas, massa (em g) e volume nas CNPTs (em L) de NH3.

Passo 1

O enunciado dá a reação e a condição inicial:
\mathrm{N}_2 + 3\,\mathrm{H}_2 \rightarrow 2\,\mathrm{NH}_3
  • Quantidade inicial de \mathrm{N}_2: 1 mol.
  • \mathrm{H}_2 em excesso (logo não é limitante).
    O que o enunciado pede sobre \mathrm{NH}_3:
  1. Quantidade de matéria (em mol).
  2. Número de moléculas.
  3. Massa (em g).
  4. Volume nas CNPTs (em L).
Constantes e convenções que usarei (valores normalmente adotados em provas):
  • Número de Avogadro: N_A = 6,022\times10^{23}\\ \text{mol}^{-1}.
  • Volume molar nas CNPTs (condições normais de pressão e temperatura: 0^\circ\mathrm{C} e 1\\ \text{atm}): V_m = 22,4\\ \text{L/mol}.
  • Massas atômicas aproximadas: \mathrm{N}=14{,}01\\ \text{g/mol}, \mathrm{H}=1{,}008\\ \text{g/mol}.

Passo 2

Ensinando o conceito de estequiometria (como usar a equação química): a equação balanceada dá proporções molares entre reagentes e produtos. Aqui, a equação mostra que 1 mol de \mathrm{N}_2 reage para formar 2 mol de \mathrm{NH}_3. Isso significa: toda vez que consumir 1 mol de \mathrm{N}_2 obtém-se 2 mol de \mathrm{NH}_3, desde que haja \mathrm{H}_2 suficiente (o que há, pois está em excesso).
Aplicando isso ao caso:
n_{\mathrm{NH}_3} = 2 \times n_{\mathrm{N}_2} = 2 \times 1 = 2\\ \text{mol}.

Passo 3

Número de moléculas — explicação e cálculo: uma mol contém N_A entidades (átomos, moléculas, íons, etc.). Para converter mols em número de moléculas multiplica-se por N_A.
Cálculo:
N_{\mathrm{NH}_3} = n_{\mathrm{NH}_3}\times N_A = 2\times 6{,}022\times10^{23} = 1{,}2044\times10^{24}\\ \text{moléculas}.é

Passo 4

Massa de \mathrm{NH}_3 — como obter a massa a partir de mols: primeiro calcular a massa molar (massa de 1 mol) da molécula somando as massas atômicas.
Massa molar de \mathrm{NH}_3:
M_{\mathrm{NH}_3} = M_{\mathrm{N}} + 3\times M_{\mathrm{H}} = 14{,}01 + 3\times 1{,}008 = 17{,}034\\ \text{g/mol}.
Agora a massa correspondente a 2 mol é:
m_{\mathrm{NH}_3} = n_{\mathrm{NH}_3}\times M_{\mathrm{NH}_3} = 2\times 17{,}034 = 34{,}068\\ \text{g}.
Arredondando, podemos escrever m_{\mathrm{NH}_3}\approx 34{,}07\\ \text{g} (dependendo da quantidade de algarismos significativos exigida).

Passo 5

Volume nas CNPTs — explicação e cálculo: nas CNPTs um mol de gás ideal ocupa V_m=22{,}4\\ \text{L/mol}. Para n mols o volume é V=n\cdot V_m.
Cálculo:
V_{\mathrm{NH}_3} = n_{\mathrm{NH}_3}\times V_m = 2\times 22{,}4 = 44{,}8\\ \text{L}.

Passo 6

Resumo e checagem rápida (qual a lógica para usar em prova):
  • Use a estequiometria da reação para passar de mols de reagente para mols de produto (razões inteiras da equação).
  • Para converter mols em moléculas, multiplique por N_A.
  • Para achar massa, calcule a massa molar somando massas atômicas e multiplique pelos mols.
  • Para volume de gás em CNPTs, use 22{,}4\\ \text{L/mol} multiplicado pelos mols.

Resposta

2\\ \text{mol}
1{,}2044\times10^{24}\\ \text{moléculas}é
34{,}07\\ \text{g}
44{,}8\\ \text{L}

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