na indústria, a amônia, NH3 (g) é obtida pelo processo denominado Haber-Bosh, pela reação entre o nitrogênio e o hidrogênio na presença de um catalisador apropriado, conforme mostra a reação não balanceada :
N2(g) + H2(g) -------> NH3(g)
Considerando um rendimento de 100% calcule:
a) a massa de amônia produzida reagindo-se 7g de nitrogênio, N2(g), com 3g de hidrogênio, H2(g)
b) Nas condições descritas no item A, existe reagente em excesso? se existir, qual a massa em excesso desse reagente?
Soluções para a tarefa
em Qua Jan 14 2015, 23:14
por Weder Naiman
Bom amigo, acho que posso lhe ajudar. Primeiramente vamos balancear a equação:
N2 + 3 H2 --> 2 NH3
Pronto. Agora ela está balanceada.
Na questão A ele pede que você diga qual a quantidade que você vai conseguir de NH3 quando forem usados 7g de N2. Para isso precisamos olhar na tabela de dados que a questão deu e ver quantos gramas tem 1 mol de N2.
N2 = 28 g/mol
H2 = 2 g/mol,
NH3 = 17 g/mol,
Nesta tabela vemos que 1 mol de N2 tem 28g, ao passo que 1 mol de NH3 possui 17g, porém 1 mol de N2 produz 2 mols de NH3 e não apenas 1, por isso temos que mutiplicar o 17g de NH3 por 2
Sendo assim: 1 mol de N2 produz 2 mols de NH3, isso em gramas equivale a:
28g de N2 produz 34g de NH3. Agora basta fazermos uma regra de três simples:
28g de N2 ------ 34g de NH3
7g de N2 ------- ?g de NH3
Fazendo a conta obtêm-se que 7g de N2 produz 8,5g de NH3.
---------------------------------------------------------
Na questão B precisamos ver a proporção dos coeficientes estequiométricos na reação:
1 N2 + 3 H2 --> 2NH3
Vamos então que para cada 1 mol N2 consumidos precisamos de 3 mols de H2 para formar o NH3. Isso em gramas é igual a:
28g de N2 tem que regir com 6g de H2
Se 28g de N2 precisa de 6g de H2 para forma a Amônia, quantos gramas de H2 eu preciso quando tiver apenas 7g de N2?
Simples: Regra de três, de novo!
28g de N2 ------------ 6g de H2
7g de N2 --------------- ?g de H2
Fazendo a conta:
7*6 = 28*?
42 = 28*?
42/28=?
1,5=?
Logo para 7g de N2 precisamos de 1,5g de H2, mas na questão ele está falando que 3g de H2 estão reagindo com 7g de N2. Logo pode se perceber que há um excesso de gás hidrogênio. Mas de quanto?
3 - 1,5 = 1,5g
Fim! Espero que você tenha entendido.
REPOSTAS:
Questão A) 8,5 gramas.
Questão B) Nas condições descritas há excesso do reagente H2, esse excesso é de 1,5g.
Resposta:
a) 8,5 NH₃ b) Há 1,5 g de hidrogênio em excesso.
Explicação:
1) Convertendo:
Sendo os números de massa do elementos N = 14 e H = 1, a massa molecular dos gases N₂ = 28 g/mol, H₂ = 2 g/mol, portanto e NH₃ = 17 g/mol:
28 g N₂ --- 1 mol
7 g N₂ ------ n
g x 28 = 7
g = 7/28
n = 0,25 mol de N₂
2 g H₂ --- 1 mol
3 g H₂ --- h
h x 2 = 3
h = 3/2 = 1,5 mol de H₂
2) Calculando:
a) Primeiramente, deve-se balancear a equação dada. A equação balanceada é 3H₂ + 1N₂ -> 2NH₃. Vê-se que:
1 mol de N₂ reage com 3 mols de H₂ e produz de 2 mols de NH₃
Ou seja, a proporção N₂ : H₂ : NH₃ é 1 : 3 : 2. Logo,
0,25 mol de N₂ reage com de 0,75 mol de H₂ e produz 0,5 mol de NH₃
0,5 mol NH₃ = 8,5 g
b) Para formar 0,5 mol de NH₃, como visto no item anterior, são necessários 0,75 mols de H₂. Sendo 1 mol de H₂ = 2g, 0,75 mols de H₂ = 1,5g. Assim, há 1,5 g de H₂ em excesso.
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