Uma das etapas no processo comercial para converter amônia em ácido nítrico é a conversão de NH3 em NO:
4 NH3(g)+5 O2(g) 4 NO(g)+6 H2 O(g)
Em determinado experimento 2,25 g NH3 de reage com 3,75 g de O2.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação química onde a amônia ( NH3) reage com o oxigênio ( O2) para formar monóxido de nitrogênio ( NO) e água ( H2O). O que precisamos fazer aqui é descobrir qual dos reagentes é o que vai acabar primeiro na reação, ou seja, qual é o reagente limitante. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas entre os reagentes e produtos em uma reação química.

Passo 2

Primeiro, vamos anotar a equação balanceada da reação:
4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)
Isso significa que 4 mols de amônia reagem com 5 mols de oxigênio para produzir 4 mols de monóxido de nitrogênio e 6 mols de água.

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente que temos no experimento. Para isso, usamos a fórmula:
número de mols = massa (g)massa molar (g/mol) ú
As massas molares são aproximadamente:
  • NH3: 17 g/mol
  • O2: 32 g/mol
Então,
mols de NH3 = 2,25, g17, g/mol approx 0,132, mol
mols de O2 = 3,75, g32, g/mol approx 0,117, mol

Passo 4

Agora, vamos usar a estequiometria da reação para descobrir qual reagente vai se esgotar primeiro. A relação de mols na reação é 4:5 entre NH3 e O2. Então, para ver qual deles é o limitante, vamos calcular quantos mols de O2 seriam necessários para reagir completamente com os 0,132 mol de NH3 que temos:
5, mols de O24, mols de NH3 times 0,132, mol approx 0,165, mol de O2
Mas nós só temos 0,117 mol de O2, que é menos do que os 0,165 mol necessários. Isso significa que o O2 vai acabar primeiro, fazendo dele o reagente limitante.

Passo 5

Com isso, vamos calcular quanto de NO será produzido usando o O2 como limitante. Da equação balanceada, vemos que 5 mols de O2 produzem 4 mols de NO. Então:
4, mols de NO5, mols de O2 times 0,117, mol de O2 approx 0,094, mol de NO

Resposta

No experimento, o oxigênio ( O2) é o reagente limitante, e serão produzidos aproximadamente 0,094, mol de monóxido de nitrogênio ( NO).

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