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Nota: _________
Num reator foram colocados 4 moles de gás nitrogênio (N2) e 16 moles de gás hidrogênio (H2) exercendo, a mistura,
pressão de 8 ATM em dada temperatura. Em condições adequadas desenvolveu-se a reação N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
com ∆H < 0 e, voltando à temperatura inicial, a pressão ficou estável em 6,4 ATM.
A partir das informações pede-se:
a) a temperatura no interior do reator, durante a experiência, subiu ou caiu? Justifique. (1 ponto)
b) o número de moles do gás amoníaco (NH3) no final do processo. (1 ponto)
c) a composição percentual, em volume, no final do processo. (1 ponto)
d) a massa de 1 mol de moléculas (Map) no início e no final do processo. (1 ponto)
e) o rendimento da reação. (1 ponto)
Dados: massas em g/mol H2 = 2 N2 = 28 NH3 = 17
RESOLUÇÃO ESPERADA
a) ∆H < 0 convencionalmente representa um processo exotérmico, com “liberação de calor” para o ambiente (interior
do reator), que terá sua temperatura elevada.
b) Não é possível, isoladamente, calcular o número de moles do NH3 no final.
Determina-se o número de moles total, no fim do processo e se analisa o desenvolvimento da reação
Se 20 moles (no início) → 8 ATM
n moles (no final) ←
 6,4 ATM
n=
início
reação
final
(mesmas condições)
20 x 6,4
= 16 moles
8
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
4
16
—
x
3x
2x
4–x 16–3x
2x
4 – x + 16 –3x + 2x = 16 → x = 2
Repetindo, com valores
início
reação
final
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
4
16
—
2
6
4
2
10
4
número de
moles do NH3 é 4
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c) No final do processo temos 16 moles (2 de N2, 10 de H2 e 4 de NH3). Como fração molar é igual à fração do volume:
H2 →
10
= 0,625 (62,5%)
16
NH3 →
N2 →
2
= 0,125 (12,5%)
16
4
= 0,25 (25%)
16
d) No inícilo: 4 moles de N2 → 4 x 28 = 112 g
16 moles de H2 → 16 x 2 = 32 g
144 g
144 g — 20 moles
Map = 7,2 g/mol inicial
M — 1 mol
}
ap
2 moles N2 → 2 x 28 = 56 g
10 moles H2 → 10 x 2 = 20 g
4 moles NH3 → 4 x 17 = 68 g
144 g
144 g — 16 moles
Map = 9 g/mol final
Map — 1 mol
no final:
}
e) Teoricamente 4 moles de N2 (início) deveriam produzir 8 moles de NH3. Se efetivamente, foram obtidos 4 moles de
NH3, o rendimento foi de 50%.
COMENTÁRIO:
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