A formação de amônia
a partir dos gases nitrogênio e hidrogênio será conduzida a
e
, com alimentação equimolar dos reagentes em reator de escoamento contínuo.
a) Construa a tabela estequiométrica completa.
b) Para uma conversão de 60%, qual as concentrações de amônia e hidrogênio?
c) Caso a reação seja elementar, com
, qual é a velocidade da reação em função da conversão?
a) Construa a tabela estequiométrica completa.
b) Para uma conversão de 60%, qual as concentrações de amônia e hidrogênio?
c) Caso a reação seja elementar, com
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre a formação de amônia (NH₃) a partir dos gases nitrogênio (N₂) e hidrogênio (H₂). A gente vai precisar entender um pouco de estequiometria, que é a parte da química que trata das quantidades das substâncias envolvidas nas reações químicas. Vamos dar um jeito de montar uma tabela estequiométrica completa para organizar tudo certinho.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar a equação balanceada da reação de formação da amônia:
Essa equação nos diz que 1 molécula de N₂ reage com 3 moléculas de H₂ para formar 2 moléculas de NH₃. Vamos usar isso para montar nossa tabela estequiométrica.
Passo 3
Vamos construir a tabela com as seguintes colunas: Reagentes (N₂ e H₂), Produtos (NH₃), Coeficientes estequiométricos, Mola Inicial (mol), Variação (mol) e Mola Final (mol).
Como a alimentação é equimolar, vamos assumir que temos inicialmente 1 mol de N₂ e 1 mol de H₂.
Passo 4
Preenchendo a tabela:
Substância | Coeficiente | Mola Inicial (mol) | Variação (mol) | Mola Final (mol) |
---|---|---|---|---|
N₂ | 1 | 1 | -x | 1 - x |
H₂ | 3 | 1 | -3x | 1 - 3x |
NH₃ | 2 | 0 | +2x | 2x |
Aqui, x representa a quantidade de N₂ que reage. Como a relação entre N₂ e H₂ é 1:3, se x mol de N₂ reagem, 3x mol de H₂ também reagem, e 2x mol de NH₃ são formados.
Resposta
A tabela estequiométrica completa é:
Substância | Coeficiente | Mola Inicial (mol) | Variação (mol) | Mola Final (mol) |
---|---|---|---|---|
N₂ | 1 | 1 | -x | 1 - x |
H₂ | 3 | 1 | -3x | 1 - 3x |
NH₃ | 2 | 0 | +2x | 2x |