Na síntese de amônia (Haber) N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g), são fornecidos 100,0 g de N2 e 100,0 g de H2. Calcule…

Questão

Na síntese de amônia (Haber) N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g), são fornecidos 100,0 g de N2 e 100,0 g de H2. Calcule a massa teórica de NH3, o reagente limitante e o rendimento percentual se a amostra obtida foi 73,5 g. Em seguida, explique qualitativamente como um aumento de temperatura afeta o rendimento e a constante de equilíbrio (Kp).

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

Resposta esperada

Massa molar: N2 = 28,02 g·mol?¹; H2 = 2,016 g·mol?¹; NH3 = 17,03 g·mol?¹. Moles N2 = 100,0/28,02 = 3,568 mol. Moles H2 = 100,0/2,016 = 49,60 mol. Relação estequiométrica pede 3 mol H2 por mol N2 ? necessário H2 = 3·3,568 = 10,704 mol; H2 em excesso, logo N2 é limitante. Moles NH3 teóricos = 2·moles N2 = 2·3,568 = 7,136 mol. Massa teórica NH3 = 7,136·17,03 = 121,5 g. Rendimento percentual = (73,5 / 121,5)·100 ˜ 60,5%. Quanto ao efeito de temperatura: a síntese de NH3 é exotérmica; um aumento de temperatura desloca o equilíbrio para o lado dos reagentes (le Chatelier), reduzindo o rendimento de NH3; Kp diminui com o aumento da T para reações exotérmicas.

Explicação

1) Calcule moles: n(N2)=100/28,02; n(H2)=100/2,016. 2) Compare razão: 3·n(N2) vs n(H2) ? limitante. 3) n(NH3)=2·n(N2); massa = n·17,03. 4) rendimento%=massa real/teórica·100. 5) Aumento T reduz rendimento e Kp (reação exotérmica).

Raio-X da questão

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