Question

1-Considere a seguinte reação de formação de amónio N2(g)+H2(g)→NH3(g).
No início às concentrações de nitrogênio e hidrogênio são respectivamente 0,4mol/l 1,2mol/l.

5 minutos após o início da reação concentração de N2=0,2mol

10 minutos após o início da reação a concentração de H2=0,3mol/l;

Finalmente 15 minutos após o início da reação a concentração de amónio é de 0,7mol.
Com base nesses dados responda as seguintes questões

a) qual é a concentração de amónio no início da reação???

b) quais são as concentrações de H2 e de NH3 5 minutos após o início da reação???

c) calcule a velocidade média da reação nos intervalos de 0-5; 5-10; 10-15 e 0-15minutos

e) compare as velocidade média da reação nos intervalos de 0-5; 5-10; 10-15minutos a que conclusão chegou? Justifique

f) construa no mesmo sistema cartesiano os gráficos das concentrações de N2, H2 e NH3 em função do tempo.

Answer 1

A equação precisa ser balanceada primeiro. Veja:

$N_2 + H_2 \Longrightarrow NH_3$

Vira

$N_2 + 3H_2 \Longrightarrow 2NH_3$

A) Para deduzir a quantidade em mol de Amônia no começo da reação, vamos estabelecer uma tabela com os números de mol dos reagentes e dos produtos ao longo do tempo:

                    N₂                H₂                NH₃

0:                0,4              1,2                 X
5:                0,2              0,6              X + 0,4
10:              0,1              0,3          X + 0,4 + 0,2
15:              0,1 - Y         0,3 - Z          0,7

Perceba que, neste sistema, a cada 5 minutos, a concentração dos reagentes é decrescida de suas metades e a concentração do produto é acrescida do dobro da perda do N₂. Logo, pela lógica, aos 15 minutos do processo, teremos 0,05 mols de N₂ (Y = 0,05) e 0,15 mols de H₂ (Z = 0,15), permitindo à amônia ter 0,7 mols.

Logo, é possível concluir que, para que toda essa lógica funcione, o valor inicial de concentração de amônia é 0. Ou seja, não existe amônia no começo da reação!

B) Checando a tabela estabelecida na questão A, temos 0,6 e 0,4 mol/L, respectivamente.

C) A velocidade média d'uma reação é expressada pela velocidade média de um dos reagentes dessa reação dividida por seu coeficiente. Logo, temos:

0-5 minutos: $Vm = \frac{VmN_2}{1} = \frac{VmH_2}{3} = \frac{0.08}{1} = \frac{0.24}{3} = 0.08 mol/min$

5-10 minutos: $Vm = \frac{0.04}{1} = \frac{0.12}{3} = 0.04 mol/min$

10-15 minutos: $Vm = \frac{0.2}{1} = \frac{0.6}{3} = 0.2 mol/min$

0-15 minutos: $Vm = \frac{0.02666}{1} = \frac{0.08}{3} = 0.02666mol/min$

E) Conclui-se que, a cada 5 minutos, a produção de amônia é diminuída pela metade.

F)