Imagine que você é uma das personagens de vingadores (filme da Marvel):
Tony Stark e sua equipe encontraram a joia do poder no planeta Alfa-47, mas a nave de vocês ficou sem combustivel. Vocês estimam que é necessário um estoque de aproximadamente 2500 a 5000 kg de hidrazina para levá-los de volta à Terra. Para produzir esse combustivel existe alguns métodos industriais, um deles utiliza a ureia para obtenção da hidrazina. Nesse método o rendimento percentual é de 8 5 %.
Considerando que você é um engenheiro e tem essas informações em mente. Explique, apresentando os cálculos, quantos quilogramas de ureia ( CH4 N2 O, MM=60,05 g / mol), hipoclorito de sódio ( NaOCl, MM=74,5 g / mol) e hidróxido de sódio ( NaOH, MM=4 0 , 0 1 g / mol ) sảo necessários para á obtenção de 4800 kg de hidrazina ( N2 H4, M M=32,04 g / mol), sabendo que o rendimento da reaçāo é de apenas 85 %.
CH4 N2 O+NaOCl+2 NaOH N2 H4+NaCl+Na2 CO3+H2 O

Passo 1

Então, galera! Vamos resolver um probleminha de química aqui que envolve os Vingadores precisando de combustível para voltar pra Terra. Temos que calcular quantos quilos de ureia, hipoclorito de sódio e hidróxido de sódio precisamos para fabricar 4800 kg de hidrazina, considerando que a reação tem um rendimento de 85%. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações entre as substâncias em uma reação química.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender a equação química que temos:
CH4N2O + NaOCl + 2 NaOH N2H4 + NaCl + Na2CO3 + H2O
Essa equação nos mostra que 1 mol de ureia reage com 1 mol de hipoclorito de sódio e 2 mols de hidróxido de sódio para produzir 1 mol de hidrazina.

Passo 3

Como a reação tem um rendimento de 85%, isso significa que nem toda a hidrazina que queremos será produzida; precisamos considerar essa eficiência. Para obter 4800 kg de hidrazina com 85% de rendimento, vamos calcular a quantidade teórica necessária.
Primeiro, convertemos os quilos de hidrazina para gramas, já que as massas molares estão em gramas por mol:
4800 kg = 4.800.000 g
Agora, ajustamos pela eficiência:
Massa teórica necessária = 4.800.000 g0,85 approx 5.647.059 g óá

Passo 4

Agora, vamos converter essa massa teórica de hidrazina em mols usando a massa molar da hidrazina ( N2H4), que é 32,04 g/mol:
Mols de N2H4 = 5.647.059 g32,04 g/mol approx 176.333 mol

Passo 5

A partir da equação balanceada, vemos que para produzir 1 mol de hidrazina, precisamos de 1 mol de ureia, 1 mol de hipoclorito de sódio e 2 mols de hidróxido de sódio. Portanto, para 176.333 mol de hidrazina, precisaríamos de:
  • Ureia: 176.333 mol
  • Hipoclorito de sódio: 176.333 mol
  • Hidróxido de sódio: 2 times 176.333 = 352.666 mol

Passo 6

Agora, vamos converter os mols desses reagentes para gramas usando suas massas molares:
  • Ureia ( CH4N2O, MM = 60,05 g/mol):
176.333 mol times 60,05 g/mol approx 10.581.716 g
  • Hipoclorito de sódio ( NaOCl, MM = 74,5 g/mol):
176.333 mol times 74,5 g/mol approx 13.127.369 g
  • Hidróxido de sódio ( NaOH, MM = 40,01 g/mol):
352.666 mol times 40,01 g/mol approx 14.106.480 g

Passo 7

Finalmente, vamos converter esses valores para quilos:
  • Ureia:
10.581.716 g div 1000 = 10.581,72 kg
  • Hipoclorito de sódio:
13.127.369 g div 1000 = 13.127,37 kg
  • Hidróxido de sódio:
14.106.480 g div 1000 = 14.106,48 kg

Resposta

Para produzir 4800 kg de hidrazina com um rendimento de 85%, são necessários aproximadamente 10.581,72 kg de ureia, 13.127,37 kg de hipoclorito de sódio e 14.106,48 kg de hidróxido de sódio.

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