Para a reação de síntese (produção) da amônia (NH3) são utilizados 28 g do gás nitrogênio (N2) para reagir com 6 g do gás hidrogênio (H2). Sabendo disso: (Dados: N: 14 g/mol e H: 1 g/mol)
a) Escreva a equação de síntese da amônia.
a) Quantos mols de amônia são formados nesse caso?
b) Quantos gramas de N*H_{3} são produzidas?
a) Escreva a equação de síntese da amônia.
a) Quantos mols de amônia são formados nesse caso?
b) Quantos gramas de N*H_{3} são produzidas?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a síntese da amônia (NH₃). A matéria envolvida aqui é a estequiometria das reações químicas, que nos ajuda a calcular quantidades de reagentes e produtos. Para resolver, vamos precisar entender como balancear uma equação química, calcular moles a partir da massa dada e depois converter esses moles em gramas do produto final.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação de síntese da amônia. A síntese da amônia envolve a combinação de nitrogênio (N₂) com hidrogênio (H₂) para formar amônia (NH₃). A equação não balanceada fica assim:
Agora, precisamos balancear essa equação para garantir que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo dos dois lados da seta. Vamos fazer isso passo a passo:
-
Nitrogênio (N): Há 2 átomos de N no N₂ e 1 átomo de N na NH₃. Para equilibrar, colocamos um “2” na frente da NH₃:
-
Hidrogênio (H): Agora, temos 6 átomos de H no lado direito (2*3). Para equilibrar, colocamos um “3” na frente do H₂:
Pronto! A equação balanceada é:
Passo 3
Agora, vamos calcular quantos mols de amônia são formados. Para isso, precisamos identificar o reagente limitante, ou seja, aquele que vai se esgotar primeiro e determinar a quantidade de produto formado.
Primeiro, calculamos os mols de cada reagente:
-
Mols de N₂:
-
Mols de H₂:
Agora, olhando para a equação balanceada:
Veja que 1 mol de N₂ reage com 3 mols de H₂ para produzir 2 mols de NH₃. Vamos verificar qual reagente está limitando:
Temos exatamente 1 mol de N₂ e 3 mols de H₂, que é a quantidade exata necessária segundo a equação balanceada. Portanto, nenhum reagente está em excesso.
Assim, a reação vai produzir:
Passo 4
Por fim, vamos converter os mols de amônia produzidos em gramas.
Sabemos que:
Primeiro, calculamos a massa molar da amônia (NH₃):
Agora, multiplicamos os mols pela massa molar:
Resposta
São produzidos 34 gramas de NH₃.