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, 4,5 g de amônia reage com 7,5 g de oxigênio. (a) Qual é o reagente limitante? (b) Quantos gramas de NO são formados? © Quantos gramas de reagente em excesso sobram depois que o reagente limitante é completamente consumido?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde a amônia ( NH3) reage com oxigênio ( O2) para formar monóxido de nitrogênio ( NO) e água ( H2O). O exercício pede para descobrir três coisas:
  1. Qual é o reagente limitante – ou seja, qual dos reagentes vai acabar primeiro e limitar a quantidade de produto formado.
  2. Quantos gramas de NO são formados nessa reação.
  3. Quantos gramas do reagente em excesso sobram depois que o reagente limitante é consumido.
Para resolver isso, vamos precisar:
  • Calcular a quantidade de cada reagente em moles.
  • Usar a estequiometria da reação para descobrir qual reagente vai acabar primeiro.
  • Calcular a quantidade de produto formada e a quantidade de reagente que sobra.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos moles de NH3 e O2 a gente tem. Para isso, usamos a fórmula:
Mo<=s = MassaMassa molar
As massas molares são aproximadamente:
  • NH3: 14 (N) + 3×1 (H) = 17 g/mol
  • O2: 2×16 = 32 g/mol
Então:
  • Moles de NH3: 4,5, g17, g/mol approx 0,265, mol
  • Moles de O2: 7,5, g32, g/mol approx 0,234, mol

Passo 3

Agora, vamos ver qual reagente é o limitante. Olhando para a equação balanceada:
4, NH3 + 5, O2 4, NO + 6, H2O
A proporção de NH3 para O2 é de 4:5. Vamos ver quanto de O2 seria necessário para reagir com os 0,265 mol de NH3:
54 times 0,265 approx 0,331, mol de O2
Mas a gente só tem 0,234 mol de O2, que é menos do que 0,331 mol. Ou seja, o O2 vai acabar primeiro. Portanto, O2 é o reagente limitante.

Passo 4

Agora que sabemos que o O2 é o limitante, vamos calcular quantos gramas de NO são formados. Pela equação, 5 moles de O2 produzem 4 moles de NO. Então, com 0,234 mol de O2:
Mo<=s de NO = 45 times 0,234 approx 0,187, mol
Agora, convertendo para gramas:
Massa molar de NO = 14 + 16 = 30, g/mol
Massa de NO = 0,187, mol times 30, g/mol approx 5,6, g

Passo 5

Por último, vamos ver quanto de NH3 sobra. Usando a proporção da reação, para cada 5 moles de O2, 4 moles de NH3 são consumidos. Então, com 0,234 mol de O2:
Mo<=s de NH3 consumidos = 45 times 0,234 approx 0,187, mol
Como a gente tinha 0,265 mol de NH3 inicialmente:
Mo<=s de NH3 sobrando = 0,265 - 0,187 approx 0,078, mol
Convertendo para gramas:
Massa de NH3 que sobra = 0,078, mol times 17, g/mol approx 1,33, g

Resposta

(a) O reagente limitante é o O2.
(b) São formados aproximadamente 5,6 g de NO.
© Sobram cerca de 1,33 g de NH3 após a reação.

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