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 reagir com 115 g de NO.

Passo 1

O enunciado dá a reação balanceada
4\mathrm{NH}_{3(g)}+6\mathrm{NO}_{(g)}\rightarrow5\mathrm{N}_{2(g)}+6\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}
e pede: calcular a massa de amônia necessária para reagir com 115\\ \mathrm{g} de \mathrm{NO}. Informações relevantes fornecidas:
  • massa de \mathrm{NO}: m_{\mathrm{NO}}=115\\ \mathrm{g};
  • equação química balanceada (mostra a proporção molar entre \mathrm{NH_3} e \mathrm{NO}).

Passo 2

Conceito chave: na estequiometria usamos moles para relacionar quantidades de substâncias. A partir da equação balanceada, a razão entre moles de \mathrm{NH_3} e moles de \mathrm{NO} é
\frac{n_{\mathrm{NH_3}}}{n_{\mathrm{NO}}}=\frac{4}{6}=\frac{2}{3}.
Isto significa que para cada 3 mol de \mathrm{NO} são necessários 2 mol de \mathrm{NH_3}.

Passo 3

Para usar essa razão precisamos transformar a massa de \mathrm{NO} em moles. Primeiro calculamos a massa molar (massa de 1 mol) de \mathrm{NO}:
M_{\mathrm{NO}}=M_{\mathrm{N}}+M_{\mathrm{O}}=14{,}01+16{,}00=30{,}01\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
Agora calculamos o número de mols de \mathrm{NO}:
n_{\mathrm{NO}}=\frac{m_{\mathrm{NO}}}{M_{\mathrm{NO}}}=\frac{115}{30{,}01}=3{,}832\\ \mathrm{mol}.
(Dica: aqui dividimos a massa dada pela massa molar para obter mols.)

Passo 4

Usamos a razão estequiométrica para obter os mols de \mathrm{NH_3} necessários:
n_{\mathrm{NH_3}}=n_{\mathrm{NO}}\cdot\frac{2}{3}=3{,}832\cdot\frac{2}{3}=2{,}555\\ \mathrm{mol}.
(Expliquei: multiplicamos os mols de \mathrm{NO} pela fração \tfrac{2}{3} porque a equação pede 2 mol de \mathrm{NH_3} para cada 3 mol de \mathrm{NO}.)

Passo 5

Agora transformamos os mols de \mathrm{NH_3} em massa. Primeiro a massa molar da amônia:
M_{\mathrm{NH_3}}=M_{\mathrm{N}}+3M_{\mathrm{H}}=14{,}01+3\cdot1{,}008=17{,}034\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}\approx17{,}03\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
Multiplicamos pelo número de mols para obter a massa:
m_{\mathrm{NH_3}}=n_{\mathrm{NH_3}}\cdot M_{\mathrm{NH_3}}=2{,}555\cdot17{,}03=43{,}52\\ \mathrm{g}.

Passo 6

Arredondamento e sig figs: a massa inicial 115\\ \mathrm{g} tem três algarismos significativos, então apresentamos a resposta com três algarismos significativos:
m_{\mathrm{NH_3}}\approx43{,}5\\ \mathrm{g}.
Força! Isso significa que cerca de 43{,}5\\ \mathrm{g} de amônia são necessários para reagir completamente com 115\\ \mathrm{g} de \mathrm{NO}.

Resposta

43{,}5\\ \mathrm{g\\ NH_{3}}

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