Question

Qual a quantidade máxima de NH3 , em gramas, que pode ser obtida a partir de uma mistura de 140g de gás nitrogênio (N2) com 18g de gás hidrogênio (H2), conforme a reação: N2 + H2 à NH3.

Passo a passo, por favor!

Answer 1

Reação:
N2 + H2 ⇒ NH3 (Não balanceada !)

Balanceando, chegamos em:

N2 + 3 H2 ⇒2 NH3

Nos reagentes, temos a proporção de 1 mol de N2 para 3 mols de H2...

Massa molar do nitrogênio (N) ⇒ 14 g/mol;
Massa molar do gás nitrogênio (N2) ⇒ (2 * 14) = 28 g/mol...

Massa molar do hidrogênio (H) ⇒ 1 g/mol;
Massa molar do gás hidrogênio (H2) ⇒ (2 * 1) = 2 g/mol...

Cada mol de N2 tem massa 28 g. Logo, o nº de mols presentes em 140 g são:

1 mol  → 28 g
x mols → 140 g

x = 140 / 28 ⇒ 5 mols de N2 !

Se estão reagindo 5 mols de N2, e a proporção em relação ao H2 é de 1:3, logo, deveriam reagir (5 * 3) = 15 mols de H2 também...
Porém, a massa de 15 mols de H2 é (15 * 2) = 30 gramas, superior à massa de H2 que está sendo efetivamente reagida, de 18 g (conforme o enunciado)...
Sendo assim, temos excesso de N2...

1 mol de  H2 ⇒ 2 g
y mols de H2 ⇒ 18 g

y = 18 / 2 = 9 mols de H2 que estão sendo reagidos, conforme o enunciado...

Se a proporção é de 3 mols de H2 para 1 de N2, então, sendo 9 mols de H2:
3 mols → 1 mol
9 mols → z mols

z = 9 / 3 ⇒ 3 mols de N2 que realmente são reagidos... como são colocados 5 mols de N2 ao todos e 3 irão reagir, então, haverá um excesso de (5 - 3) = 2 mols de N2...

2 mols de N2 ⇒ (2 * 28) = 56 gramas de N2 em excesso !

Por fim, voltando à equação:
N2 + 3 H2 ⇒2 NH3

Se a quantidade de mols de reagentes foi multiplicada por 3, então, a quantidade de mols no produto (NH3) também será...

(2 * 3) = 6 mols de NH3 produzidos !

Massa molar da amônia (NH3) ⇒ (1 *14) + (3 * 1) =17 g/mol...
 
 Se cada mol de amônia tem 17 g, logo, para 6 mols de amônia, serão produzidas (17 * 6) = 102 gramas...

Resposta: 102 gramas (6 mols) do produto amônia (NH3) produzidas e 56 gramas (2 mols) de N2 em excesso, que não serão reagidas.