A síntese de Haber Bosch pode ser resumida pela equação
. A reação ocorre a pressões de 200 atm e temperatura em torno de
, 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.
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.
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
que é exotérmica, realizada a
,atm e cerca de
, 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
. 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.