O mais importante processo comercial para converter
do ar em compostos contendo nitrogênio é baseado na reação de
e
para formar
:
Qual quantidade de matéria de
pode ser formada a partir de 5,0 mols de
e 9,0 mols de
?
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente quer transformar N₂ e H₂ em NH₃ (amônia). Isso é uma questão de estequiometria e reagente limitante, assunto de Química Geral. Para resolver a gente vai precisar:
- Balancear a reação química;
- Entender a relação molar (coeficientes estequiométricos);
- Ver qual reagente acaba primeiro (limitante);
- Calcular quantos mols de NH₃ isso gera.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a reação. O enunciado dá:
Mas, para obedecer a lei da conservação de massa, precisamos dos coeficientes:
Aqui:
- 1 mol de N₂ consome 3 mol de H₂ e produz 2 mol de NH₃.
Isso vem do conceito de coeficientes estequiométricos: eles indicam a proporção molar entre reagentes e produtos.
Passo 3
Agora, vamos ver qual reagente é limitante. Temos 5,0 mol de N₂ e 9,0 mol de H₂.
– Se eu quisesse usar todo o N₂ (5,0 mol), precisaria de:
– Se eu quisesse usar todo o N₂ (5,0 mol), precisaria de:
Mas só tenho 9,0 mol de H₂, ou seja, não basta: H₂ é o limitante.
– Por outro lado, se eu usasse todo o H₂ (9,0 mol), precisaria de:
E aí sobrariam N₂, mas isso só confirma que H₂ acaba primeiro.
Passo 4
Como H₂ é limitante, é ele quem determina quantos mols de NH₃ a gente pode formar. Pela estequiometria:
Logo, com 9,0 mol de H₂:
Resposta
A partir de 5,0 mol de N₂ e 9,0 mol de H₂, a quantidade máxima de NH₃ que pode ser formada é 6,0 mol.