No processo Haber: N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g), ?H = -92,4 kJ·mol?¹ (por mol de NH3 formado). Se alimenta a…

Questão

No processo Haber: N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g), ?H = -92,4 kJ·mol?¹ (por mol de NH3 formado). Se alimenta a planta com 28,0 kg de N2 e 6,00 kg de H2 e, após reação e separação, obtém-se 26,0 kg de NH3, responda: a) qual o reagente limitante e o rendimento percentual? b) proponha duas medidas para reduzir impacto ambiental e aumentar eficiência energética do processo.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos: n(N2)=28 000 g/28,02˜999,3 mol ˜1000 mol; n(H2)=6 000 g/2,02˜2970 mol. Relação estequiométrica exige 3 mol H2 por 1 mol N2: para 1000 mol N2 seriam 3000 mol H2, há 2970 mol ? H2 é limitante. n(NH3) teórico = 2970×(2/3)=1980 mol ? massa teórica =1980×17,03˜33,7 kg. Rendimento = 26,0/33,7˜77,1%. Energia liberada teoricamente ˜1980×(-92,4)˜-1,83×10^5 kJ (exotérmica). Medidas de otimização: reciclagem de gases não reagidos e uso de catalisadores/pressão adequada; integração de calor (recuperar exoenerg.) e uso de H2 de baixo carbono (eletrólise com renováveis).

Explicação

1) Converter massas em mols; 2) comparar razão estequiométrica (1:3) para identificar limitante; 3) calcular n(NH3) teórico a partir do limitante; 4) massa teórica = n×M(NH3); 5) rendimento = massa obtida/massa teórica×100; 6) listar otimizações (reciclagem, recuperação de calor, H2 limpo).

Raio-X da questão

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