A síntese de amônia segue N2 + 3H2 ? 2NH3. Uma planta produz 1000 kg de NH3 por dia com rendimento global de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A síntese de amônia segue N2 + 3H2 ? 2NH3. Uma planta produz 1000 kg de NH3 por dia com rendimento global de 85%. Calcule as massas de N2 e H2 consumidas por dia (MM: N2=28,02 g·mol?1; H2=2,016 g·mol?1; NH3=17,03 g·mol?1). Indique duas medidas de processo para reduzir consumo energético e aumentar sustentabilidade.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Produção diária: 1000 kg = 1,000,000 g ? n_prod = 1,000,000 / 17,03 ˜ 58 720 mol NH3. Como rendimento = 85%, n_teo = 58 720 / 0,85 ˜ 69 082 mol NH3 (teórico). Estequiometria: N2 necessário = 0,5·n_teo ˜ 34 541 mol ? massa N2 ˜ 34 541·28,02 ˜ 967 839 g ˜ 967,8 kg. H2 necessário = 1,5·n_teo ˜ 103 623 mol ? massa H2 ˜ 103 623·2,016 ˜ 208 904 g ˜ 208,9 kg. Duas medidas para reduzir energia e aumentar sustentabilidade: 1) reciclar e recomprimir os gases não convertidos e integrar trocadores de calor para recuperar energia; 2) usar hidrogênio ‘verde’ (eletrólise com renováveis) e otimizar catalisador/pressão para aumentar conversão por passagem.
Explicação
1) Calcule mols NH3 produzidos: m/M. 2) Corrija pelo rendimento (÷0,85). 3) Use estequiometria (N2=½·n_teo; H2=3/2·n_teo). 4) Converta para massa multiplicando por massas molares. 5) Sugira recuperação de calor, reciclo de gases e H2 verde.
Raio-X da questão
sintese de amonia
avaliacao
cálculo estequiométrico · rendimento de reações
Revisar estequiometria e cálculos de rendimento em reações químicas.
O aluno pode confundir as massas molares e calcular incorretamente as quantidades de reagentes necessárias para a síntese.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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