(Covest-98) A fixação do nitrogênio, fundamental na produção de adubos inorgânicos, pode ser conseguida através da reação exotérmica 3 H2(g) + N2(g) rightarrow 2 NH3(g). No processo em equilíbrio, é possível aumentar a produção de amônia:
a) aumentando o volume do recipiente no qual se realiza a reação.
b) retirando hidrogênio do interior do recipiente.
c) introduzindo ar no recipiente.
d) introduzindo nitrogênio no recipiente.
e) aumentando a temperatura.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a fixação do nitrogênio, que é super importante na produção de adubos inorgânicos. A reação envolvida é exotérmica, ou seja, libera calor. A gente precisa usar a Lei de Le Chatelier, que diz que se a gente mudar alguma condição de um sistema em equilíbrio, ele vai tentar se ajustar para minimizar essa mudança. Vamos analisar cada opção para ver qual ajuda a produzir mais amônia.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a reação:
3 H2(g) + N2(g) rightarrow 2 NH3(g)
Aqui, temos 4 moléculas de reagentes (3 de hidrogênio e 1 de nitrogênio) formando 2 moléculas de amônia. Como a reação é exotérmica, ela libera calor.

Passo 3

Agora, vamos analisar cada opção usando a Lei de Le Chatelier:
a) Aumentando o volume do recipiente:
Aumentar o volume diminui a pressão. Quando a pressão diminui, o sistema favorece o lado com mais moléculas gasosas. Na nossa reação, os reagentes têm 4 moléculas e os produtos têm 2. Então, diminuindo a pressão, o equilíbrio vai para os reagentes. Isso NÃO ajuda a aumentar a produção de amônia.
b) Retirando hidrogênio do interior do recipiente:
Retirar um reagente (H₂) faz o sistema tentar produzir mais H₂ para compensar. Então, ele vai favorecer a reação que consome H₂, que é a formação de amônia. Isso PODE aumentar a produção de amônia.
c) Introduzindo ar no recipiente:
Ar é uma mistura de gases, principalmente nitrogênio e oxigênio. Introduzir ar aumenta a concentração de N₂ e outros gases. Isso pode favorecer a formação de amônia, mas a presença de outros gases pode não ter um efeito claro. Não é a melhor opção.
d) Introduzindo nitrogênio no recipiente:
Adicionar mais N₂ aumenta a concentração de um dos reagentes. Segundo Le Chatelier, o sistema vai tentar consumir o excesso de N₂, produzindo mais amônia. Isso REALMENTE ajuda a aumentar a produção de amônia.
e) Aumentando a temperatura:
Como a reação é exotérmica, aumentar a temperatura favorece o lado que absorve calor, ou seja, os reagentes. Isso diminui a produção de amônia.

Resposta

A opção correta é d) introduzindo nitrogênio no recipiente.

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