Um dos processos químicos industriais mais importantes que ...

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Q1102592
Química Transformações Químicas , Representação das transformações químicas , Transformações Químicas: elementos químicos, tabela periódica e reações químicas , Fórmulas, Balanceamento e Leis ponderais das reações químicas , Grandezas: massa, volume, mol, massa molar, constante de Avogadro e Estequiometria.
Ano: 2017 Banca: IBFC Órgão: SEDUC-MT Prova: IBFC - 2017 - SEDUC-MT - Professor de Educação Básica - Ciências Físicas e Biológicas |
Q1102592 Química

Um dos processos químicos industriais mais importantes que existem é a produção de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio. Este processo ocorre a altas temperaturas e pressões (>450ºC e 200 atm) e pode ser representado pela seguinte reação: N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g). Calcule a quantidade (em gramas) de N2 necessário para conseguir 5,0 mol de NH3 e a quantidade (em mol) de NH3 obtido a partir de 2,0 mol H2 . Dados: 1 mol de N = 14 g, 1 mol de H = 1 g.

Assinale a alternativa que possui ambas respostas corretas.

Alternativas

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Tema Central da Questão: A questão aborda a transformação química na produção de amônia (NH3) a partir de nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2). Esse processo é conhecido como Processo Haber-Bosch, uma reação crucial na indústria química devido à importância da amônia na fabricação de fertilizantes.

Resumo Teórico: A reação química em análise é:

N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

Para resolver a questão, é essencial entender a estequiometria da reação, que estabelece a proporção com que os reagentes se combinam para formar os produtos. A relação estequiométrica é de 1:3:2 entre N2, H2 e NH3, respectivamente.

Justificativa da Alternativa Correta: A alternativa E está correta. Vamos detalhar o raciocínio:

  • Cálculo da quantidade de N2 necessária para 5,0 mol de NH3:

    De acordo com a reação, 1 mol de N2 produz 2 mol de NH3. Portanto, para obter 5,0 mol de NH3, precisamos de 2,5 mol de N2.

    Com base na massa molar do nitrogênio (N), que é 28 g/mol (14 g/mol para cada átomo de N), calculamos: 2,5 mol de N2 x 28 g/mol = 70,0 g de N2.

  • Cálculo de NH3 obtido a partir de 2,0 mol de H2:

    A relação estequiométrica indica que 3 mol de H2 são necessários para formar 2 mol de NH3. Assim, para 2,0 mol de H2: (2 mol H2 / 3 mol H2) x 2 mol NH3 = 1,3 mol de NH3.

Análise das Alternativas Incorretas:

  • A, B, C e D: Cada uma dessas alternativas falha em um ou ambos os cálculos de quantidade de N2 ou NH3, resultando em valores diferentes do correto, seja na quantidade de gramas ou mols calculados.

Estratégias de Resolução: Para interpretar corretamente o enunciado e as alternativas:

  • Familiarize-se com a lei de conservação de massa e a proporção estequiométrica.
  • Revise os conceitos de massa molar e relação molar.
  • Atente-se para a proporção entre reagentes e produtos para evitar confusões.

Conclusão: A resposta correta é a alternativa E. Compreender a estequiometria e realizar os cálculos adequados são fundamentais para chegar à resposta certa.

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Comentários

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1º

1 mol de N2 ---- 2 mols de NH3

X mols de N2 ---- 5 mols de NH3

X = 2,5 mols de N2

MM do N2 = 28g/mol

1 mol de N2 ------- 28g

2,5 mols de N2 ----X g

X = 70g de N2

2º

3 mols de H2 ---- 2 mols de NH3

2 mols de H2 ---- X mols de NH3

X = 1,3 mol de NH3

GAB:E

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