A síntese da amônia pelo processo de Haber-Bosch é economicamente viável e muito utilizada nos processos industriais. A amônia é produzida a altas temperaturas (500 °C) e pressão de 200 atm. Uma mistura gasosa de N2 e H2 é colocada em um reator; ao reagir e atingir o equilíbrio, a mistura de N2 e H2 é transferida para um condensador. Nesta etapa a amônia formada se encontra no estado gasoso: NH3(g), mas quando passa pelo condensador se converte em líquida. A amônia líquida, pode ser usada como fertilizante para a agricultura ou ainda para diminuir a acidez do solo. Considere a reação de síntese da amônia. São misturados, num recipiente de capacidade de 5 litros, 15 mols de nitrogênio e 15 mols de hidrogênio. Após ser atingido o equilíbrio químico foram encontrados 1,5 mol/L de amônia no recipiente. Determine a constante de equilíbrio da reação de síntese da amônia nas condições do experimento.
Soluções para a tarefa
Resposta:
kc = 2,37
Explicação:
1 º Relacionamos a quantidade de mols da mistura com o volume do recipiente, determinando a concentração em mol/L:
Nitrogênio: 15 mols/5 litros = 3 mols/L
Hidrogênio: 15 mols/5 litros = 3 mols/L
2 º Determinamos a reação de síntese da amônia verificando a quantidade de mols que reagiram:
N2+ 3 H2 2 NH3
Para N2 : N2 2 NH3
1 mol 2 mols
x 1,5 mols
x = 0,75 mols de N2
Para H2 : H2 2 NH3
3 mols 2 mols
x 1,5 mols
x = 2,25 mols de H2
3 º Para determinarmos quantidade de mols no equilíbrio subtraímos a quantidade de mols no inicio da reação pela quantidade de mols que reagiram, deste modo teremos:
N2 + 3 H2 2 NH3
Ínicio da reação: 3 mols 3 mols 0 mols
Reação: 0,75 mols 2,25 mols 1,5 mols
Equilíbrio: 2,25 mols 0,75 mols 1,5 mols
4º A partir da obtenção das concentrações no equilíbrio podemos calcular a constante pela fórmula:
Kc = [NH3]^2
[N2]x[ H2]^3
Substituindo os valores temos:
Kc = [1,5]^2 / [2,25]x[0,75]^3
Kc = 2,25 / 2,25 x 0,421875
Kc = 2,25 / 0,94921875
Kc = 2,37