Processo Haber: N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g). Em uma unidade alimenta-se 28,0 g de N2 com H2 em excesso e…

Questão

Processo Haber: N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g). Em uma unidade alimenta-se 28,0 g de N2 com H2 em excesso e obtém-se 78% de conversão em relação ao nitrogênio. Calcule a massa de NH3 produzida e discuta medidas para aumentar rendimento e reduzir consumo energético, mencionando efeitos de pressão, temperatura, catalisador e reciclo de gases.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo: mol N2 = 28,0/28,02 ˜ 1,00 mol. Estequiometria: 1 mol N2 ? 2 mol NH3 ? teórico 2,00 mol NH3. Massa teórica = 2,00·17,03 = 34,06 g. Produção real = 34,06·0,78 ˜ 26,57 g ˜ 26,6 g NH3. Medidas para aumentar rendimento e reduzir consumo energético: operar em altas pressões (desloca equilíbrio para NH3, menos moles gasosos), usar catalisador (Fe com promotores ou catalisadores modernos) para aumentar a velocidade sem elevar demasiadamente a temperatura; otimizar temperatura de compromisso entre rendimento e cinética (temperatura moderada favorece taxa com perda menor de deslocamento exoter.) ; reciclar gases não convertidos para aumentar conversão global; integração de calor para recuperar energia; empregar H2 'verde' (eletrólise com energia renovável) para reduzir pegada de carbono.

Explicação

1) Converter massa N2 em mols. 2) Aplicar razão estequiométrica para obter mols NH3 teóricos. 3) Multiplicar massa molar NH3 e aplicar 78% de conversão. 4) Discutir pressão (? favorece NH3), temperatura (compromisso entre rendimento e velocidade), catalisador e reciclo/integração energética.

Raio-X da questão

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