O airbag (“bolsa de ar”) é um equipamento de segurança obrigatório nos novos carros produzidos no Brasil. Essas bolsas são feitas de um material bastante reforçado, que costuma ser o polímero náilon, que é bem resistente. O sensor é ligado a um filamento que fica em contato com uma pastilha de azoteto de sódio (NaN3), dentro do airbag. Ele emite então uma faísca ou descarga elétrica, que aquece o azoteto, fornecendo a energia de ativação necessária para dar início à reação de oxirredução que libera grande quantidade de gás nitrogênio (N2), mostrada a seguir. 10NaN3 → 10 Na + 15 N2 A formação do gás nitrogênio ocorre em alta velocidade, assim, a bolsa se infla rapidamente, em fração de segundos. No entanto, o sódio metálico produzido é um composto muito reativo e, portanto, precisa ser inativado. É para isso que serve o nitrato de potássio presente na bolsa: 10Na + 2KNO3 → K2O + 5Na2O + N2 De acordo com as reações, qual a massa total de N2 produzida nesses dois processos, sabendo que as equações para a sua produção já se encontram balanceadas? Apresente seus cálculos. Dados: Massas molares: N = 14 g/mol.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos duas reações químicas que acontecem no processo do airbag:
- A decomposição do azoteto de sódio (NaN₃) que produz nitrogênio gasoso (N₂).
- A reação do sódio metálico (Na) com o nitrato de potássio (KNO₃) que também libera nitrogênio gasoso.
Nosso objetivo é calcular a massa total de N₂ produzida nessas duas reações. Para isso, vamos precisar entender como balancear as equações, calcular as mols envolvidas e, finalmente, encontrar a massa usando as massas molares fornecidas.
Passo 2
Vamos começar analisando a primeira reação:
Aqui, para cada 10 mols de NaN₃ que reagem, são produzidos 15 mols de N₂. Isso significa que a quantidade de N₂ produzida depende da quantidade de NaN₃ utilizada.
Passo 3
Agora, vamos para a segunda reação:
Nesta reação, os 10 mols de Na produzidos na primeira reação reagem com KNO₃ para gerar mais 1 mol de N₂.
Passo 4
Para encontrar a massa total de N₂ produzida, somamos a quantidade de N₂ das duas reações:
- Primeira reação: 15 mols de N₂
- Segunda reação: 1 mol de N₂
Total de N₂ = 15 + 1 = 16 mols
Passo 5
Agora, vamos calcular a massa de N₂. Sabemos que a massa molar do nitrogênio (N) é 14 g/mol. Portanto, a massa molar de N₂ é:
Passo 6
Finalmente, multiplicamos o número de mols de N₂ pela sua massa molar para encontrar a massa total produzida:
Resposta
A massa total de N₂ produzida nos dois processos é de 448 gramas.