(0,6) 3. Na síntese de amônia, 100 kg de hidrogênio reagem com 800 kg de nitrogênio para produzir 400 kg de amônia. Dados: MM(g / mol) : N=14,0; H=1,0.
a) Qual é o rendimento percentual de amônia

Passo 1

Vamos lá! A gente vai resolver a questão sobre a síntese de amônia. O enunciado diz que 100 kg de hidrogênio reagem com 800 kg de nitrogênio para produzir 400 kg de amônia. A gente precisa encontrar o rendimento percentual dessa reação. Para isso, vamos usar conceitos de química como massa molar e cálculos de rendimento.

Passo 2

Primeiro, vamos encontrar as massas molares dos reagentes e do produto. Segundo o enunciado:
  • Massa Molar do Nitrogênio (N) = 14,0 g/mol
  • Massa Molar do Hidrogênio (H) = 1,0 g/mol
A amônia (NH₃) é composta por 1 átomo de nitrogênio e 3 de hidrogênio. Então, a massa molar da amônia é:
MM(NH3) = 14,0 + (3 times 1,0) = 17,0 g/mol

Passo 3

Agora, vamos converter as massas dos reagentes de kg para g para facilitar os cálculos:
  • 100 kg de H = 100.000 g
  • 800 kg de N = 800.000 g

Passo 4

Vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente:
Mols de H = 100.000 g1,0 g/mol = 100.000 mol
Mols de N = 800.000 g14,0 g/mol approx 57.142,86 mol

Passo 5

Agora, precisamos identificar o reagente limitante, ou seja, aquele que vai se esgotar primeiro e limitar a quantidade de produto formado. A reação balanceada para a síntese da amônia é:
N2 + 3H2 2NH3
Isso significa que 1 mol de N₂ reage com 3 mols de H₂ para formar 2 mols de NH₃.
Vamos verificar quantos mols de H₂ são necessários para reagir com 57.142,86 mols de N₂:
57.142,86 mol N2 times 3 = 171.428,58 mol H2
Mas temos apenas 100.000 mols de H₂, que é menos que 171.428,58 mols. Portanto, o hidrogênio é o reagente limitante.

Passo 6

Agora, vamos calcular a quantidade teórica de amônia que deveria ser formada a partir de 100.000 mols de H₂:
100.000 mol H2 times 2 mol NH33 mol H2 = 66.666,67 mol NH3
Convertendo isso para gramas:
66.666,67 mol NH3 times 17,0 g/mol = 1.133.333,39 g = 1.133,33 kg

Passo 7

Entretanto, no enunciado foi produzido apenas 400 kg de amônia. Para encontrar o rendimento percentual, usamos a fórmula:
Rendimento % = ( Produção RealProdução Teórica ) times 100 çãçãó
Substituindo os valores:
Rendimento % = ( 4001.133,33 ) times 100 approx 35,29%

Resposta

O rendimento percentual de amônia é aproximadamente 35,29%.

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