A síntese da amônia foi uma das grandes descobertas do homem, pois a partir dela foi possível produzir fertilizantes que revolucionaram a agricultura. Essa síntese, conhecida como processo Haber-Bosch, pode ser equacionada da seguinte forma Fe(g) N2(g) + 3H2(g) -----> 2NH3(g).
A) Para uma produção contínua de NH3, como devem ser manipuladas, adicionando ou retirando as concentrações dos reagentes e do produto nessa síntese?
B) Qual o papel do Fe na síntese? Ele aumenta o rendimento do processo?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a gente precisa resolver aqui. O exercício fala sobre o processo Haber-Bosch, que é a síntese da amônia (NH₃) a partir de nitrogênio (N₂) e hidrogênio (H₂), usando ferro (Fe) como catalisador. A gente vai precisar entender um pouco sobre equilíbrio químico e o papel dos catalisadores nas reações químicas para responder às duas partes da questão.

Passo 2

Vamos começar com a primeira parte da pergunta: Para uma produção contínua de NH₃, como devem ser manipuladas, adicionando ou retirando as concentrações dos reagentes e do produto nessa síntese?
Aqui, a gente precisa usar o Princípio de Le Chatelier, que diz que se mudarmos as condições de um sistema em equilíbrio, o sistema vai reagir para tentar minimizar essa mudança.

Passo 3

A equação da reação é:
N2(g) + 3H2(g) <=ftharpoons 2NH3(g)
Para produzir mais NH₃ de forma contínua, a gente pode:
  1. Remover o produto (NH₃) conforme ele é formado. Isso faz com que o equilíbrio se mova para a direita, produzindo mais NH₃.
  2. Adicionar mais reagentes (N₂ e H₂). Com mais N₂ e H₂ disponíveis, o sistema vai favorecer a formação de NH₃ para usar esses reagentes.

Passo 4

Agora, vamos para a segunda parte da pergunta: Qual o papel do Fe na síntese? Ele aumenta o rendimento do processo?
O ferro (Fe) atua como um catalisador nessa reação. Mas o que isso significa?
Um catalisador aumenta a velocidade da reação sem ser consumido nela. Ele oferece um caminho alternativo com menor energia de ativação, permitindo que mais moléculas tenham energia suficiente para reagir quando se chocam.

Passo 5

Importante lembrar que catalisadores não alteram o equilíbrio químico. Ou seja, o Fe não muda a posição do equilíbrio nem o rendimento final da reação. Ele apenas faz a reação acontecer mais rápido, atingindo o equilíbrio num tempo menor.

Resposta

A) Para uma produção contínua de NH₃, devemos adicionar mais reagentes (N₂ e H₂) e remover continuamente o produto (NH₃) conforme ele é formado. Isso favorece o deslocamento do equilíbrio para a direita, aumentando a produção de amônia.
B) O ferro (Fe) atua como catalisador na síntese da amônia. Ele aumenta a velocidade da reação, permitindo que o processo seja mais eficiente, mas não aumenta o rendimento final do equilíbrio químico.

Exercícios relacionados