Uma maneira de se remover o óxido de nitrogênio (NO) de emissões provenientes de chaminés é a reação com amônia. Calcule:
Uma maneira de se remover o óxido de nitrogênio (NO) de emissões provenientes de chaminés é a reação com amônia. 4 \mathrm{NH}_{3(\mathrm{~g})}+6 \mathrm{NO}_{(\mathrm{g})} \rightarrow 5 \mathrm{~N}_{2(\mathrm{~g})}+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})} Calcule:
massa de água produzida por 0,839 \mathrm{~mol} de amônia.

Passo 1

O enunciado dá a reação química balanceada
4\mathrm{NH}_{3(\mathrm{g})}+6\mathrm{NO}_{(\mathrm{g})}\rightarrow 5\mathrm{N}_{2(\mathrm{g})}+6\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(\mathrm{l})}
e diz que temos \,0,839 mol de \mathrm{NH}_3.
A pergunta é: calcular a massa de \mathrm{H_2O} produzida por essa quantidade de \mathrm{NH_3}.
Informações relevantes que já temos:
\begin{aligned} &\text{Equação balanceada: }4\,\mathrm{NH}_3 + 6\,\mathrm{NO} \to 5\,\mathrm{N}_2 + 6\,\mathrm{H_2O}\\\ &\text{Quantidade dada: }n_{\mathrm{NH}_3}=0,839\\ \text{mol}\\\ &\text{O que se pede: }m_{\mathrm{H_2O}}\\ (\text{massa de água produzida}) \end{aligned}çãá

Passo 2

Vamos entender a ideia de estequiometria (a parte prática da química que liga quantidades de reagentes e produtos).
  • Os coeficientes na equação balanceada dizem a razão entre números de mols. Por exemplo, a equação mostra que 4 mol de \mathrm{NH_3} reagem formando 6 mol de \mathrm{H_2O}.
  • Logo, para converter mols de \mathrm{NH_3} em mols de \mathrm{H_2O} usamos a razão entre os coeficientes:
n_{\mathrm{H_2O}} = n_{\mathrm{NH_3}}\times\frac{\text{coeficiente de }\mathrm{H_2O}}{\text{coeficiente de }\mathrm{NH_3}} = n_{\mathrm{NH_3}}\times\frac{6}{4}.
Isto é direta aplicação da proporção entre mols.

Passo 3

Calculemos os mols de \mathrm{H_2O} formados a partir de 0,839 mol de \mathrm{NH_3}:
n_{\mathrm{H_2O}} = 0,839\times\frac{6}{4} = 0,839\times 1,5 = 1,2585\\ \text{mol}.
Interpretação: a cada 4 mol de \mathrm{NH_3} formam-se 6 mol de \mathrm{H_2O}; portanto 0,839 mol de \mathrm{NH_3} formam 1,2585 mol de \mathrm{H_2O}.

Passo 4

Agora convertemos mols de \mathrm{H_2O} em massa usando a fórmula:
m = n\times M,
onde m é a massa (em gramas), n é o número de mols e M é a massa molar (em \mathrm{g/mol}).
Precisamos da massa molar da água. Usando massas atômicas aproximadas (H =1,008 u e O =15,999 u), temos
M_{\mathrm{H_2O}} = 2\times 1,008 + 15,999 = 18,015\\ \mathrm{g/mol}.

Passo 5

Aplicando m = n\times M para a água:
m_{\mathrm{H_2O}} = 1,2585\\ \text{mol}\times 18,015\\ \mathrm{g/mol}.
Fazendo a multiplicação obtemos uma massa numérica antes do arredondamento (vou manter as casas significativas para então fazer o arredondamento correto no final).

Passo 6

Regras de algarismos significativos: o dado inicial 0,839 mol tem 3 algarismos significativos, portanto o resultado final deve ser apresentado com 3 algarismos significativos. Vou arredondar a massa calculada de acordo com isso e apresentar o valor final na seção de resposta.

Resposta

22,7\\ \mathrm{g}

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