Question

a) Qual o reagente limitante para a preparação de uréia a partir da reação:
2NH 3 (g) + CO 2 (g) --> OC(NH 2 ) 2 (s) + H 2 O (l)
Quando 14,5 kg de NH 3 estão disponíveis para reagir com 22,1 kg de CO 2 ?
b)Quantos gramas de OC(NH 2 ) 2 podem ser formados? R:25588,2 gramas de
uréia
c)Quantos gramas do reagente em excesso sobraram após a reação se
completar? R:3335,20 gramas
d) Se na fábrica foram obtidos 20000 gramas de uréia, qual foi o rendimento
percentual? R:78,16 %

Answer 1

Resposta:

a) O reagente limite na obtenção de uréia quando usamos 22,1 kg de CO2 e 14,5 kg de NH3 é o NH3 (amônia)

b) A massa de uréia formada a partir de 14,5 kg de amônia é 25588,2 g

c) O excesso em grama de CO2 será: 3335 g

d) O rendimento do processo é de 78,16 %  quando a  massa de 20000 g de uréia é obtida  

Explicação:

A reação ajustada é:

2 NH3(g) + CO2(g) → OC(NH2)2(s) + H2O(l)

Cálculo das massas molares e das massas teóricas das substâncias envolvidas a partir das massas atômicas de seus elementos: N = 14 u; H = 1 u; C = 12 u e O = 16 u

NH3 = 1x14+3x1 = 17 g/mol x 2 mol = 34 g

OC(NH2)2 = 1 x16 + 1 x 12 + 2 x 14 + 4 x 1  = 60 g/mol x 1 mol = 60 g

H2O = 2 x 1 + 1 x 16 = 18 g/mol x 1 mol = 18 g

Portanto as massas teóricas das substâncias envolvidas são:

2 NH3 + CO2 → OC(NH2)2 +  H2O  

  34       44           60             18          

Observe que pela Lei de Lavoisier 34 + 44 = 60 + 18 = 78

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Questão a)

Vamos relacionar as massas teóricas de CO2 e NH3 para identificar o reagente que está em excesso

CO2 / 2 NH3= 44/34  = 1,29 g de CO2 / 1 g de NH3

Comparando com o teórico (1,29 kg de CO2/1kg de NH3) vemos que estamos usando 22,1 kg de CO2 para 14,5 kg de NH3 ou seja: 1,52 kg de CO2 / 1 kg de NH3. Logo o reagente em excesso é o CO2 e o limite ou limitante é o NH3.  

O reagente limite na obtenção de uréia quando usamos 22,1 kg de CO2 e 14,5 kg de NH3 é o NH3 (amônia)

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Questão b)

Vamos relacionar a amônia com a uréia

2 NH3     =     OC(NH2)2  

  34 kg               60 kg            

  14,5 kg              m

m = 14,5 x 50 / 34 = 25,5882 kg ou 25588,2 g de uréia

A massa de uréia formada a partir de 14,5 kg de amônia é 25588,2 g

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Questão c)

Vamos relacionar a amônia e o CO2

2 NH3    =   CO2

34 kg          44 kg

14,5 kg        m      

m = 14,5 x 44 / 34 = 18,765 kg  de CO2 são necessários para consumir completamente a amônia

Como foi usado 22,1 kg de CO2,  o excesso em grama do CO2 será: 22100 – 18765 = 3335 g

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Questão d)

25588,2 g de uréia = 100%

20000 g                  = R

R = 20000 x 100 / 25588,2 = 78,16%

O rendimento do processo é de 78,16 %  quando á massa de 20000 g de uréia é obtida  

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Answer 2

O reagente limitante é o CO2 (g), pois é o reagente com quantidade insuficiente para reagir completamente com todo o NH3 (g) disponível.

• A equação equimolar é 1 mol de NH3 (g) para 1 mol de CO2 (g), então, com 14,5 kg de NH3 (g) temos 14,5 kg / 17 g/mol = 852,94 mols. E com 22,1 kg de CO2 (g) temos 22,1 kg / 44 g/mol = 502,05 mols. O reagente limitante é o CO2 (g), então temos 502,05 mols de CO2 (g) para reagir completamente com o NH3 (g) e formar 502,05 mols x 60 g/mol = 30,123 kg ou 30123,0 g de uréia.
• O reagente em excesso é o NH3 (g), então temos 852,94 mols - 502,05 mols = 350,89 mols de NH3 (g) disponíveis, o que equivale a 350,89 mols x 17 g/mol = 5957,53 g.
• O rendimento percentual é obtido pela relação entre a quantidade de uréia produzida e a quantidade teórica de uréia que poderia ser produzida, então 20000 g / 30123,0 g x 100% = 66,36%.

Para esclarecer essas afirmações, vamos entender mais sobre

Reagentes.

Como se entende todo o processo?

O rendimento percentual representa a quantidade real de produto formado em comparação com a quantidade teórica que poderia ser formada, levando em conta a quantidade de reagentes disponíveis. A razão é importante porque nem sempre é possível atingir a quantidade teórica de produto devido a fatores como perda de material, interferências químicas, etc.

Portanto, o cálculo do rendimento é crucial para avaliar a eficiência da reação química e para melhorar os processos produtivos.

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