Em um processo industrial: 5,00 kg de N2 reagem com 10,0 kg de H2 segundo N2 + 3 H2 ? 2 NH3. Se o rendimento é…
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
Em um processo industrial: 5,00 kg de N2 reagem com 10,0 kg de H2 segundo N2 + 3 H2 ? 2 NH3. Se o rendimento é 68,0%, qual a massa de NH3 (kg) produzida (aprox.)?
- A) Num rendimento de 68,0%, 1,00 kg de N2 dá 5,00 kg de NH3.
- B) 5,00 kg de N2 e 10,0 kg de H2 formam 6,0 kg de NH3 devido à conversão completa.
- C) A produção de NH3 neste processo é de 2,07 kg, pois limita H2.
- D) ˜4,13 kg NH3
- E) O rendimento de 68,0% significa 2,0 kg de NH3 produzido.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule os mols dos reagentes. Usando M(N2) = 28 g/mol, 5,00 kg de N2 equivalem a 5000/28 = 178,6 mol de N2. Usando M(H2) = 2 g/mol, 10,0 kg de H2 equivalem a 5000 mol de H2. Passo 2: Identifique o reagente limitante. Pela equação, 1 mol de N2 reage com 3 mols de H2. Para 178,6 mol de N2 seriam necessários 535,7 mol de H2, e há 5000 mol disponíveis. Portanto, o N2 é o reagente limitante e o H2 está em excesso. Passo 3: Calcule a produção teórica de NH3. Pela proporção 1 N2 para 2 NH3, 178,6 mol de N2 produzem 357,1 mol de NH3. Com M(NH3) = 17 g/mol, isso dá 357,1 x 17 = 6071 g, ou seja, cerca de 6,07 kg de NH3 teóricos. Passo 4: Aplique o rendimento de 68,0%. Massa real = 6,07 x 0,68 = 4,13 kg de NH3. Passo 5: Conclusão: a alternativa correta é a D, aproximadamente 4,13 kg de NH3, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A está errada porque 1,00 kg de N2 produz no máximo cerca de 1,21 kg de NH3 teóricos e apenas cerca de 0,83 kg com rendimento de 68%, nunca 5,00 kg. B está errada porque ignora o rendimento de 68% ao considerar conversão completa, e a massa teórica de cerca de 6,1 kg não é a produção real. C está errada porque afirma que o H2 limita a reação, quando na verdade ele está em excesso e o N2 é o limitante. E está errada porque 2,0 kg não corresponde a nenhum cálculo válido; o rendimento de 68% é um fator multiplicativo sobre a massa teórica, não uma massa fixa.
💡 Dica: Calcule a quantidade de NH3 a partir da estequiometria da reação.
Alternativa por alternativa
O aluno aplicou o rendimento como se fosse uma proporção direta entre massas e ignorou a estequiometria, achando que 1 kg de N2 produziria a mesma massa em NH3 que a massa de N2 fornecida na questão, sem respeitar as massas molares e a proporção de 2 mols de NH3 por mol de N2.
O aluno calculou corretamente a massa teórica de NH3 mas esqueceu de aplicar o rendimento de 68,0%, interpretando que a reação ocorre por completo, o que contradiz o enunciado.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação estequiométrica e calcular a massa de NH3 sem considerar o rendimento da reação.
O aluno identificou erroneamente o H2 como reagente limitante, provavelmente comparando as massas fornecidas (5,00 kg contra 10,0 kg) sem considerar a proporção estequiométrica de 1 N2 para 3 H2 nem as massas molares.
nN2=5000/28,02˜178,44 mol ? nNH3 teórico=2·178,44=356,88 mol; mteórica=356,88·17,031˜6,078 kg; com 68% ? 0,68·6,078˜4,13 kg.
O aluno interpretou o rendimento de 68,0% como se fosse uma massa de produto fixa, ou seja, achou que o rendimento indica diretamente um valor em kg, sem fazer a multiplicação pela massa teórica calculada.
Raio-X da questão
rendimento de reações químicas
avaliacao
rendimento de reações químicas · estequiometria
Revisar estequiometria e cálculo de rendimento em reações químicas.
O aluno pode confundir a relação estequiométrica e calcular a massa de NH3 sem considerar o rendimento da reação.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- No processo Haber: N2 + 3 H2 ? 2 NH3. Se reagem 28,02 kg de N2 e 4,032 kg de H2 e obtém-se 20,0 kg de NH3, identifique o…
- Em um reator, misturam-se 17,0 g de N2 e 6,00 g de H2 para sintetizar NH3 pela reação balanceada N2 + 3 H2 ? 2 NH3…
- Misturam-se 10,0 g de N2 e 2,00 g de H2 que reagem segundo N2 + 3 H2 ? 2 NH3. Determine: (a) reagente limitante, (b)…
- Dada a reação de Haber: N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g). Se 28,0 g de N2 reagem com 6,00 g de H2 e o rendimento é 80,0%…
- Considere a reação do processo Haber-Bosch: N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g). Em uma planta entram 1000 kg de N2 e 400 kg de…
- Na síntese da amônia (Haber) N2 + 3 H2 ? 2 NH3, partindo de 15,0 g de N2 e 3,0 g de H2: a) calcule o rendimento teórico…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog