A amônia é uma matéria prima muito importante na indústria de fertilizantes e é produzida pelo processo Haber-Bosch cuja reação química é: N 2 + 3 H 2 → 2 N H 3. Aplicando as Leis de Lavoisier e Proust, qual é a quantidade de nitrogênio necessária para produzir 500 g de amônia? Dados de massa atômica: hidrogênio = 1g, nitrogênio = 14g

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A gente vai trabalhar com a reação de Haber-Bosch, que é usada pra produzir amônia (NH₃). O objetivo aqui é descobrir quanto de nitrogênio (N₂) a gente precisa pra produzir 500 gramas de amônia. Para isso, vamos usar as Leis de Lavoisier e Proust, que falam sobre como a massa se conserva e as proporções fixas dos elementos nas substâncias. Precisamos saber as massas atômicas: hidrogênio (H) = 1 g/mol e nitrogênio (N) = 14 g/mol.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da reação química:
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
Isso significa que 1 mol de nitrogênio reage com 3 moles de hidrogênio para formar 2 moles de amônia.

Passo 3

Agora, vamos calcular a massa molar da amônia (NH₃). A massa molar é a soma das massas atômicas dos seus elementos:
Massa molar de NH₃ = 14 (N) + 3 × 1 (H) = 17 g/mol

Passo 4

Sabemos que queremos produzir 500 g de amônia. Vamos calcular quantos mols de amônia isso representa:
Número de mols de NH₃ = Massa / Massa molar = 500 g / 17 g/mol ≈ 29,41 mol

Passo 5

Observando a equação balanceada, 2 mols de NH₃ são produzidos a partir de 1 mol de N₂. Então, para obter 29,41 mol de NH₃, a quantidade de nitrogênio necessária será:
Número de mols de N₂ = 29,41 mol NH₃ × (1 mol N₂ / 2 mol NH₃) ≈ 14,71 mol N₂

Passo 6

Agora, vamos converter a quantidade de mols de nitrogênio para gramas usando a massa molar do N₂. A molécula de N₂ tem 2 átomos de nitrogênio:
Massa molar de N₂ = 2 × 14 g/mol = 28 g/mol
Massa de N₂ = Número de mols × Massa molar = 14,71 mol × 28 g/mol ≈ 411,88 g

Resposta

Para produzir 500 g de amônia, são necessários aproximadamente 412 gramas de nitrogênio.

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