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:
a massa de amônia necessária para produzir 12,0 \mathrm{~g} de gás nitrogênio.

Passo 1

O enunciado fornece a reação 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 pede: calcular a massa de amônia necessária para produzir \,12,0\\ \mathrm{g}\, de gás nitrogênio.
Informações relevantes fornecidas:
  • massa de produto desejada: \,12,0\\ \mathrm{g} de \mathrm{N_2};
  • equação química balanceada com coeficientes: \mathrm{NH_3}:\mathrm{NO}:\mathrm{N_2}:\mathrm{H_2O}=4:6:5:6.

Passo 2

Entendendo o que vamos usar (conceitos básicos, sem pressa): o que liga massa e reação química são as mols.
  • A “mol” é uma unidade que conta partículas (átomos/moléculas). Para converter massa ⇄ quantidade de mol usamos a massa molar (molar mass).
  • Fórmula geral para converter massa em mol:
n=\frac{m}{M}
onde n é o número de mols, m é a massa (em \mathrm{g}) e M é a massa molar (em \mathrm{g\,mol^{-1}}).
Vou calcular as massas molares das espécies envolvidas (usando as massas atômicas aproximadas \,14,01 para \mathrm{N} e \,1,008 para \mathrm{H}).

Passo 3

Calcular a massa molar de \mathrm{N_2} e de \mathrm{NH_3}:
M(\mathrm{N_2}) = 2\times 14,01 = 28,02\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}
M(\mathrm{NH_3}) = 14,01 + 3\times 1,008 = 14,01 + 3,024 = 17,034\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}

Passo 4

Converter a massa de \mathrm{N_2} dada para número de mols usando n=\dfrac{m}{M}:
n(\mathrm{N_2})=\frac{12,0\\ \mathrm{g}}{28,02\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}}=0,4283\\ \mathrm{mol}
(Arredondei a 0,4283\\ \mathrm{mol} mantendo mais casas para não perder precisão intermediária.)

Passo 5

Usar a estequiometria da reação para relacionar mols de \mathrm{NH_3} com mols de \mathrm{N_2}. Da equação balanceada vemos que 5 mol de \mathrm{N_2} são formados a partir de 4 mol de \mathrm{NH_3}. Então:
\frac{n(\mathrm{NH_3})}{n(\mathrm{N_2})}=\frac{4}{5}
Logo:
n(\mathrm{NH_3})=\frac{4}{5}\,n(\mathrm{N_2})=\frac{4}{5}\times 0,4283\\ \mathrm{mol}=0,3426\\ \mathrm{mol}

Passo 6

Converter os mols de \mathrm{NH_3} em massa usando m=nM:
m(\mathrm{NH_3})=n(\mathrm{NH_3})\times M(\mathrm{NH_3})=0,3426\\ \mathrm{mol}\times 17,034\\ \mathrm{g\,mol^{-1}}=5,84\\ \mathrm{g}
Considerando algarismos significativos (a massa inicial \,12,0\\ \mathrm{g} tem três algarismos significativos), o resultado final deve ser dado com três algarismos significativos: \,5,84\\ \mathrm{g}.

Resposta

5,84\\ \mathrm{g\\ NH_3}

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