Síntese de amônia (N2 + 3 H2 ? 2 NH3). Em um processo industrial sustentável são fornecidos 500 kg de N2 e 160…

Questão

Síntese de amônia (N2 + 3 H2 ? 2 NH3). Em um processo industrial sustentável são fornecidos 500 kg de N2 e 160 kg de H2. Determine o reagente limitante, a massa máxima de NH3 produzida e proponha duas medidas para reduzir o impacto ambiental do processo.

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

Resposta esperada

Cálculo: M(N2)=28,02 g·mol?¹; M(H2)=2,016 g·mol?¹; M(NH3)=17,031 g·mol?¹. n(N2)=500000 g / 28,02 ˜ 17 844 mol; n(H2)=160000 g / 2,016 ˜ 79 365 mol. Reação exige 3 mol H2 por 1 mol N2 ? H2 necessário = 3×17 844 = 53 532 mol < 79 365 mol, logo N2 é limitante. n(NH3) teórico = 2×17 844 = 35 688 mol ? massa NH3 = 35 688 × 17,031 ˜ 607 818 g ˜ 607,8 kg. Medidas para reduzir impacto: (1) usar hidrogênio 'verde' por eletrólise alimentada por renováveis para eliminar emissões de combustíveis fósseis; (2) otimizar eficiência energética e reciclar gases não reagidos (recuperação de calor, melhores catalisadores) para reduzir consumo e emissões.

Explicação

1) Converter massas em mols; 2) comparar H2 disponível com H2 exigido (3×nN2) para achar limitante; 3) calcular nNH3 = 2×nN2 e converter em massa; 4) propor medidas: hidrogênio renovável e recuperação de energia/reciclo de gases.

Raio-X da questão

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