A síntese da amônia ( NH 3, MM=17,03 g cdot mol-1 ) é feita através da mistura de gás hidrogênio ( H 2, MM=2,02 g cdot mol-1 ) e gás nitrogênio ( N 2, MM=28,01 g cdot mol-1 ) em condições drásticas de temperatura e pressão.
A equação química a seguir representa o processo mencionado:
3 H 2(g)+N 2(g) 2 N H 3(g)
a) Monte a tabela de proporcionalidade estequiométrica para a reação;
b) Calcule a quantidade de NH3 que pode se formar se 3 g de H 2 reagem com3gdeN2.
c) Calcule o rendimento da reação se experimentalmente são formados 3 g de NH3.

Passo 1

O enunciado trata de estequiometria da reação de síntese da amônia
3,H2(g) + N2(g) ;longrightarrow; 2,NH3(g)
Vamos montar a tabela de proporcionalidade estequiométrica (massa reagentes e produtos por “uma reação”), depois identificar o reagente limitante em 3 g de H2 e 3 g de N2, calcular a massa teórica de NH3 e finalmente o rendimento experimental.

Passo 2

Tabela de proporcionalidade (para 3 mol de H2 e 1 mol de N2 reagindo segundo os coeficientes)
lccc Substância & nu (coef esteq) & M (g/mol) & m=nu,M (g)[6pt] H2 & 3 & 2,02 & 3times2,02 = 6,06[4pt] N2 & 1 & 28,01 & 1times28,01 = 28,01[4pt] NH3 & 2 & 17,03 & 2times17,03 = 34,06 â]

Passo 3

Cálculo do reagente limitante e massa teórica de NH3 1. nH2=dfrac32,02approx1,49 mol
2. nN2=dfrac328,01approx0,107 mol
Para consumir nN2=0,107 mol seriam necessários 3times0,107=0,321 mol de H2, como há 1,49 mol de H2, o limitante é N2.
Como a cada 1 mol de N2 formam-se 2 mol de NH3,
nNH3=2times0,107=0,214 mol,
mNH3=0,214times17,03approx3,65 g

Passo 4

Cálculo do rendimento experimental
Se formaram experimentalmente 3,00 g de NH3, o rendimento é
rendimento = 3,003,65times100% approx82,2%

Resposta

(a) Tabela de proporcionalidade estequiométrica:
lccc Substância & nu & M (g/mol) & m (g)[6pt] H2 & 3 & 2,02 & 6,06[4pt] N2 & 1 & 28,01 & 28,01[4pt] NH3 & 2 & 17,03 & 34,06 â
(b) Massa teórica de NH3: 3,65 g.
(c) Rendimento da reação: 82,2%.]

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