No processo Haber: N2 + 3 H2 ? 2 NH3. Se reagem 28,02 kg de N2 e 4,032 kg de H2 e obtém-se 20,0 kg de NH3…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
No processo Haber: N2 + 3 H2 ? 2 NH3. Se reagem 28,02 kg de N2 e 4,032 kg de H2 e obtém-se 20,0 kg de NH3, identifique o reagente limitante, calcule a massa teórica de NH3 e o rendimento percentual. Proponha uma medida para aumentar a produção de forma sustentável.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Equação balanceada: N2 + 3 H2 ? 2 NH3. Converta massas em mols: n(N2)=28,02·10^3 g /28,02 g·mol?¹ = 1000,0 mol; n(H2)=4,032·10^3 g /2,016 g·mol?¹ = 2000,0 mol. Relação estequiométrica exige 3 mol H2 por 1 mol N2; para 1000 mol N2 seriam 3000 mol H2. Como há só 2000 mol H2, H2 é limitante. Mols NH3 teóricos a partir de H2: n(NH3)=2000·(2/3)=1333,333 mol. Massa teórica NH3 = 1333,333·17,03 g·mol?¹ = 22706,7 g = 22,71 kg. Rendimento = (20,0 / 22,71)·100% = 88,08% (aprox). Medida sustentável: reciclar e recomprimir os gases não reagidos e ajustar a razão H2/N2 no alimentador, além de usar catalisador eficiente para reduzir consumo energético.
Explicação
1) Balancear a equação. 2) Converter massas em mols. 3) Comparar razão disponível com exigida para achar limitante. 4) Calcular mols NH3 teóricos e converter em massa. 5) Rendimento = (massa real/massa teórica)·100%. 6) Sugerir reciclagem de gases e otimização do catalisador/razão de alimentação.
Raio-X da questão
reagente limitante e rendimento
avaliacao
reagente limitante · rendimento percentual
Revisar o cálculo de rendimento percentual e reagente limitante.
O aluno pode confundir a quantidade de reagente que limita a reação com a quantidade total de produtos formados, levando a um cálculo incorreto do rendimento.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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