A indústria de fertilizantes químicos, para a obtenção dos compostos nitrogenados, utiliza o gás amônia, NH3(g), que pode ser sintetizado pela hidrogenação do nitrogênio, segundo a equação química: N2(g) + 3 H2(g) 2<-> NH3(g)KC = 1,67 ∙ 10−3Num procedimento de síntese, no sistema, em equilíbrio, as concentrações de N2(g) e de H2(g) são, respectivamente, iguais a 2,0 mol ∙ L−1 e 3,0 mol ∙ L−1. Nessas condições, a concentração de NH3(g), em mol ∙ L−1, será igual a:
a) 0,30.
b) 0,50.
c) 0,80.
d) 1,00.
e) 1,30.
a) 0,30.
b) 0,50.
c) 0,80.
d) 1,00.
e) 1,30.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a síntese da amônia (NH₃) usando nitrogênio (N₂) e hidrogênio (H₂). A gente vai precisar entender sobre equilíbrio químico e usar a constante de equilíbrio (Kc) pra descobrir qual é a concentração de NH₃ no sistema quando ele está em equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação química balanceada da reação:
Essa seta dupla indica que a reação pode ir tanto pra frente quanto pra trás, ou seja, está em equilíbrio.
Passo 3
A constante de equilíbrio (
) é dada pela expressão:
Sabemos que
.
Passo 4
Vamos chamar a concentração de NH₃ no equilíbrio de
. Como a reação forma 2 mols de NH₃ para cada 1 mol de N₂ e 3 mols de H₂ consumidos, as concentrações no equilíbrio ficam:
Passo 5
Substituindo essas expressões na fórmula de
:
Essa equação parece complicada, mas como
é bem pequeno, podemos supor que
é bem menor que as concentrações iniciais de N₂ e H₂. Assim, simplificamos:
Então a equação fica:
Passo 6
Resolvendo para
:
Resposta
A concentração de NH₃(g) no equilíbrio é igual a 0,30 mol∙L⁻¹. Portanto, a alternativa correta é a) 0,30.