Explique como pressão e temperatura afetam o equilíbrio da síntese de amônia N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g) (?H° =…

Questão

Explique como pressão e temperatura afetam o equilíbrio da síntese de amônia N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g) (?H° = -92,4 kJ para a reação indicada). Discuta também duas medidas de engenharia para aumentar a produtividade industrial de NH3 considerando sustentabilidade.

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

Resposta esperada

A reação é exotérmica (?H° = -92,4 kJ). Pelo princípio de Le Châtelier, aumento de pressão favorece a formação de NH3 (redução do número de mols gasosos: 4?2); diminuição da temperatura também favorece NH3, porém reduz a velocidade da reação. Industrialmente emprega-se pressão elevada e temperatura moderada com catalisador (Fe) para conciliar rendimento e cinética; além disso recicla-se gases não reagidos para aumentar conversão. Medidas sustentáveis: substituir H2 obtido por reforma de CH4 por H2 'verde' via eletrólise alimentada por renováveis; recuperar e integrar calor do processo e usar catalisadores mais eficientes para operar a pressões/temperaturas menores, reduzindo consumo energético e emissões de CO2.

Explicação

1) Identificar exotermicidade e a variação de mols (4?2). 2) Aplicar Le Châtelier: +P favorece NH3; -T favorece NH3 mas diminui taxa. 3) Medidas: uso de alta pressão, catalisador e reciclo de gases; empregar H2 por eletrólise com renováveis e recuperação de calor para sustentabilidade.

Raio-X da questão

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