A produção de amônia em escala industrial é realizada pelo sistema de Haber-Bosh em que se controla a pressão e a temperatura, mantendo-se um sistema em equilíbrio formado entre os gases: N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) Esse processo fornece um rendimento em produtos da reação de 30%, mas é a melhor condição de produção. Sobre esse equilíbrio, podemos afirmar que:
a) V direta > V inversa
b) [NH3] constante
c) [N2] = [H2]
d) V inversa > V direta
e) [N2] = [NH3]

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre a produção de amônia usando o processo de Haber-Bosch, que envolve um equilíbrio químico entre nitrogênio (N₂), hidrogênio (H₂) e amônia (NH₃). Para resolver isso, a gente vai precisar entender como funciona o equilíbrio químico e como as taxas das reações direta e reversa se comportam quando o sistema está em equilíbrio.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que significa um sistema estar em equilíbrio químico. Isso acontece quando a taxa da reação direta (formação de amônia) é igual à taxa da reação reversa (decomposição da amônia). Quando isso acontece, as concentrações dos reagentes e produtos permanecem constantes ao longo do tempo.

Passo 3

A equação do equilíbrio é:
N2(g) + 3H2(g) rightarrow 2NH3(g)
O enunciado menciona que o rendimento em produtos da reação é de 30%, o que significa que 30% dos reagentes foram convertidos em produtos, mas como estamos no equilíbrio, as taxas das reações direta e reversa estão equilibradas.

Passo 4

Agora, vamos analisar as opções:
a) $ V_{direta} > V_{inversa} $: Isso sugeriria que mais amônia está sendo formada do que decomposta, o que não é verdade no equilíbrio.
b) Vdireta > Vinversa constante: No equilíbrio, a concentração dos produtos permanece constante devido às taxas iguais das reações direta e reversa. Isso parece correto.
c) [NH3]: Não há razão para as concentrações de N₂ e H₂ serem iguais.
d) $ V_{inversa} > V_{direta} $: Isso sugeriria que mais amônia está sendo decomposta do que formada, o que não se alinha com o fato de termos uma produção positiva de amônia.
e) [N2] = [H2]: Não há relação direta que obrigue as concentrações de N₂ e NH₃ a serem iguais.

Resposta

A opção correta é a b) [NH3] constante.

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