Considere a reação N2(g) + 3H2(g) —> 2NH3(g) Suponha que, em um determinado instante durante a reação, o hidrogênio molecular reage a uma velocidade de 0,074 M/s.
(a) A que velocidade se forma a amônia?
(b) A que velocidade reage o nitrogênio molecular?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Esse exercício é sobre cinética química, que estuda como as reações químicas acontecem no tempo, ou seja, quais são as velocidades com que os reagentes se transformam em produtos. A gente tem a reação:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Sabemos que o hidrogênio molecular ( H2) está reagindo a uma velocidade de 0,074 M/s. Nosso objetivo é descobrir:
a) A velocidade com que a amônia ( NH3) está sendo formada.
b) A velocidade com que o nitrogênio molecular ( N2) está reagindo.
Vamos precisar usar os coeficientes estequiométricos da reação para relacionar essas velocidades.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar para os coeficientes da reação balanceada:
1,N2 + 3,H2 2,NH3
Isso significa que 1 mol de N2 reage com 3 mols de H2 para formar 2 mols de NH3. Esses números vão nos ajudar a relacionar as velocidades das diferentes substâncias.

Passo 3

A gente sabe que a velocidade da reação está diretamente relacionada aos coeficientes estequiométricos. A fórmula geral para relacionar as velocidades dos reagentes e produtos é:
-1nuA d[A]dt = -1nuB d[B]dt = 1nuC d[C]dt
Onde:
  • nuA, nuB, nuC são os coeficientes estequiométricos.
  • d[A]dt é a variação da concentração da substância A no tempo.
No nosso caso:
  • A é N2 com nuA = 1
  • B é H2 com nuB = 3
  • C é NH3 com nuC = 2

Passo 4

Vamos resolver a parte (a): Qual a velocidade de formação da amônia ( NH3)?
Usando a relação das velocidades:
d[NH3]dt = 23 times velocidade de H2
Substituindo a velocidade dada:
d[NH3]dt = 23 times 0,074, M/s

Passo 5

Calculando:
d[NH3]dt = 2 times 0,0743
d[NH3]dt = 0,1483
d[NH3]dt approx 0,049, M/s

Passo 6

Agora, vamos resolver a parte (b): Qual a velocidade de reação do nitrogênio ( N2)?
Usando a mesma relação:
d[N2]dt = -13 times velocidade de H2
O sinal negativo indica que N2 está sendo consumido.
Substituindo a velocidade:
d[N2]dt = -13 times 0,074, M/s

Passo 7

Calculando:
d[N2]dt = -0,0743
d[N2]dt approx -0,025, M/s

Resposta

(a) A amônia ( NH3) está sendo formada a uma velocidade de aproximadamente 0,049, M/s.
(b) O nitrogênio ( N2) está reagindo a uma velocidade de aproximadamente -0,025, M/s.

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