Questão 31. A combustão da amônia gasosa produz N 2(g) e H 2 O(g). Qual o volume de amônia e oxigênio (em L) necessário para se produzir 325,4 g de nitrogênio, a uma temperatura de 27,00^circ C e pressão de 980 mm de Hg? Considere que o oxigênio deve ser usado com excesso de 36,23 % e que a reação tem um rendimento de apenas 28,97 %. ( V amônia =1,56 times 10^3 Lô e V oxigênio =1,53 times 10^3 Lê )

Passo 1

Resumindo o enunciado: queremos produzir 325,4,g de N2 pela combustão da amônia, segundo a reação
4,NH3(g) + 3,O2(g) to 2,N2(g) + 6,H2O(g),
sabendo que o rendimento da reação é de 28,97% (isto é, apenas essa fração da conversão teórica ocorre) e que o oxigênio deve ser fornecido com 36,23% de excesso. A temperatura é 27,00,^circC ( T=300,15, K) e a pressão P=980,mm,Hg ( P=980/760=1,2895,atm). Vamos calcular primeiro quantas mols de reagentes seriam necessárias em 100 % de rendimento e depois ajustar pelo rendimento e pelo excesso.

Passo 2

Mols de N2 efetivamente formados
nN2,,real =mN2MN2 =325,428,02approx 11,61 mol

Passo 3

Como o rendimento é 28,97%, o número de mols de N2 que teríamos obtido em rendimento teórico 100% é
nN2,,teo =nN2,,real0,2897 approx 11,610,2897 approx 40,08 mol

Passo 4

Pela estequiometria, para produzir nN2,,teo mols de N2 precisamos de
nNH3,,teo = 42,nN2,,teo =2times 40,08 =80,16 mol,
nO2,,teo = 32,nN2,,teo =1,5times 40,08 =60,12 mol

Passo 5

A amônia entrará exatamente nessa quantidade de mols (o excesso e rendimento aplicam-se só ao oxigênio), ou seja
nNH3,,feed =80,16 mol
Já o oxigênio deve ter 36,23% de excesso, logo
nO2,,feed =60,12times(1+0,3623) approx 60,12times1,3623 approx 81,89 mol

Passo 6

Agora aplicamos a equação dos gases ideais para obter os volumes:
V = n R TP,
com R=0,08206, Lcdot atmcdot mol^-1 cdot K^-1.
Para a amônia:
VNH3 =80,16times0,08206times300,151,2895 approx 1,53times10^3 L
Para o oxigênio:
VO2 =81,89times0,08206times300,151,2895 approx 1,56times10^3 L

Resposta

VNH3 approx 1,53times10^3,L
VO2 approx 1,56times10^3,L

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