A formação de amônia (NH3) a partir dos gases nitrogênio e hidrogênio será conduzida a 227^circ C e 16,4 atm, 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 kN 2=40 dm^3 /(mol s), qual é a velocidade da reação em função da conversão?

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:
N2 + 3,H2 2,NH3
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

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