A síntese de Haber Bosch pode ser resumida pela equação \mathrm{N}_{2}(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g}). A reação ocorre a pressões de 200 atm e temperatura em torno de 500^{\circ} \mathrm{C}, com o uso do catalisador de ferro. É uma reação exotérmica. Sobre esse processo, são feitas as seguintes afirmações:
I. A alta temperatura é utilizada para aumentar a velocidade da reação, mesmo reduzindo o rendimento em amônia;
II. A alta pressão favorece o rendimento em amônia e aumenta a velocidade da reação;
III. O uso do catalisador aumenta o rendimento e a velocidade em amônia.
Estão corretas somente
a) I.
b) I e II.
c) II.
d) II e III.
e) I, II e III.

Passo 1

O enunciado apresenta a síntese de Haber–Bosch, dada por
\mathrm{N}_{2}(\mathrm{g}) + 3\,\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons 2\,\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{g})
que é exotérmica, realizada a 200,atm e cerca de 500^\circ\mathrm{C}, com catalisador de ferro. Vamos avaliar o efeito de temperatura, pressão e catalisador sobre o rendimento (posição de equilíbrio) e sobre a velocidade da reação, usando o princípio de Le Chatelier e conceitos de cinética e catálise.

Passo 2

Temperatura alta aumenta a energia média das moléculas, acelerando as colisões e, portanto, a velocidade da reação. Mas, por ser exotérmica, o equilíbrio favorece o reagente em temperaturas mais elevadas (desloca-se para absorver calor), reduzindo o rendimento em amônia. Logo, a afirmação I está correta.

Passo 3

Pressão alta desloca o equilíbrio para o lado com menos mols de gás (de 4 mols em reagentes para 2 mols em produtos), aumentando o rendimento em \mathrm{NH}_{3}. Além disso, maior pressão significa maior concentração de reagentes, o que acelera a cinética. Portanto, a afirmação II está correta.

Passo 4

O catalisador de ferro baixa a energia de ativação e aumenta a velocidade de aproximação ao equilíbrio, mas não altera a posição de equilíbrio nem o rendimento final em amônia. Assim, a afirmação III é falsa.

Resposta

b) I e II.

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