A reação abaixo ocorre em fase gasosa.
4 NH3+5 O2 4 NO+6 H2 O. A alimentação consiste de 15 % mol de amônia em ar a 8,2 atm e 227^circ C.
Qual a concentração total na entrada?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A gente tem uma reação gasosa onde 4 moléculas de amônia (NH₃) reagem com 5 moléculas de oxigênio (O₂) para formar 4 moléculas de monóxido de nitrogênio (NO) e 6 moléculas de água (H₂O). A entrada dessa reação é uma mistura de ar com 15% de mol de amônia, sob uma pressão de 8,2 atm e temperatura de 227°C. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a concentração total dessa mistura na entrada.
Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume, temperatura e quantidade de gás. Vamos ver passo a passo como aplicar isso na prática.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar da Lei dos Gases Ideais, que é dada por:
PV = nRT
Onde:
  • nV = PRT é a pressão,
  • é o volume,
  • é a quantidade de gás em mols,
  • é a constante dos gases ideais,
  • é a temperatura em Kelvin.
Nosso objetivo é encontrar a concentração total, que é a quantidade de mol por unidade de volume ( ). Rearranjando a fórmula, temos:

Passo 3

Agora, vamos garantir que todas as unidades estejam compatíveis. A temperatura precisa estar em Kelvin e a pressão em atm para usar a constante T = 227 + 273,15 = 500,15 , K adequada.
A temperatura está dada em Celsius: 227°C. Para converter para Kelvin, somamos 273,15:

Passo 4

A constante R = 0,0821 , atm·L/mol·K que vamos usar é aquela que relaciona as unidades de pressão em atm, volume em litros e temperatura em Kelvin:

Passo 5

Agora, substituímos os valores na fórmula para encontrar nV = PRT = 8,2 , atm0,0821 , atm·L/mol·K times 500,15 , K :
0,0821 times 500,15 approx 41,07
Vamos calcular o denominador primeiro:
nV = 8,241,07 approx 0,1996 , mol/L
Então:

Resposta

A concentração total na entrada é aproximadamente 0,200 mol/L.

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