Se você alimentar 10 g de N2 gás e 10 g de H2 gás em um reator:
a) Qual o número máximo de gramas de NH3 que poderá ser produzido?
b) Qual é o reagente limitante?
c) Qual é o reagente em excesso? Qual a percentagem em excesso?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de química onde você vai precisar calcular a quantidade máxima de amônia (NH₃) que pode ser produzida a partir de 10 g de nitrogênio (N₂) e 10 g de hidrogênio (H₂). Além disso, vamos descobrir qual dos reagentes é o limitante e qual está em excesso, além da porcentagem desse excesso. A matéria que vamos usar aqui é a estequiometria, que trata das relações quantitativas entre reagentes e produtos em uma reação química. Vamos precisar usar conceitos de massa molar, moles e a equação química balanceada.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da reação de formação da amônia:
N2 + 3H2 2NH3
Isso significa que 1 mol de N₂ reage com 3 moles de H₂ para formar 2 moles de NH₃.

Passo 3

Agora, vamos calcular a massa molar de cada substância:
  • N₂: cada átomo de nitrogen tem massa molar de aproximadamente 14 g/mol, então N₂ tem 28 g/mol.
  • H₂: cada átomo de hidrogênio tem massa molar de aproximadamente 1 g/mol, então H₂ tem 2 g/mol.
  • NH₃: (14) + 3*(1) = 17 g/mol.

Passo 4

Vamos converter as massas fornecidas em moles:
  • Moles de N₂:
  • Moles de H₂:

Passo 5

Identificar o reagente limitante. Pela equação balanceada, 1 mol de N₂ precisa de 3 mol de H₂. Então, para 0,357 mol de N₂, seriam necessários:
0,357 mol times 3 = 1,071 mol de H2
Como temos 5 mol de H₂ disponíveis, que é mais do que 1,071 mol, o N₂ é o reagente limitante.

Passo 6

Agora, vamos calcular a quantidade máxima de NH₃ que pode ser produzida usando o reagente limitante (N₂). Pela equação balanceada, 1 mol de N₂ produz 2 mol de NH₃. Então:
0,357 mol de N2 times 2 = 0,714 mol de NH3
Convertendo para gramas:
0,714 mol times 17 g/mol approx 12,14 g de NH3

Passo 7

Determinar o reagente em excesso e a porcentagem desse excesso. Já vimos que H₂ é o reagente em excesso. Vamos calcular quantos moles de H₂ foram realmente usados:
0,357 mol de N2 times 3 = 1,071 mol de H2
Então, o excesso de H₂ é:
5 mol - 1,071 mol = 3,929 mol
Para achar a porcentagem em excesso:
( 3,9295 ) times 100 approx 78,58%

Resposta

a) O número máximo de gramas de NH₃ que pode ser produzido é aproximadamente 12,14 g.
b) O reagente limitante é o N₂.
c) O reagente em excesso é o H₂, com uma porcentagem de excesso de aproximadamente 78,58%.

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