Operadores de uma unidade-piloto de síntese de amônia verificam os registros de um lote antes de liberar os…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Operadores de uma unidade-piloto de síntese de amônia verificam os registros de um lote antes de liberar os gases remanescentes para nova etapa de produção. A transformação considerada é N2 + 3 H2 -> 2 NH3. No início do processo, foram carregados 56,0 kg de N2 e 12,0 kg de H2, massas que obedecem à proporção indicada pela equação. O relatório operacional informa que 70% da quantidade inicialmente carregada de cada reagente reagiu. Ao final, a amônia formada foi separada, enquanto N2 e H2 não reagidos permaneceram no sistema. Não houve vazamentos, entrada de outras substâncias nem formação de produtos diferentes de NH3. Avalie os registros propostos e identifique aquele compatível com a proporção da transformação, a conversão informada e a conservação da massa.
- A) Registrar 47,6 kg de NH3, 8,4 kg de N2 e 1,8 kg de H2.
- B) Registrar 68,0 kg de NH3, 0 kg de N2 e 0 kg de H2.
- C) Registrar 40,8 kg de NH3, 16,8 kg de N2 e 3,6 kg de H2.
- D) Registrar 47,6 kg de NH3, 20,4 kg de N2 e 0 kg de H2.
- E) Registrar 47,6 kg de NH3, 16,8 kg de N2 e 3,6 kg de H2.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Verifique a proporção inicial. Pela equação, 1 mol de N2 (28 g) reage com 3 mol de H2 (6 g), ou seja, 28 kg de N2 para 6 kg de H2. Para 56,0 kg de N2 são necessários 12,0 kg de H2, exatamente a massa carregada. Logo, os dois reagentes estão na proporção estequiométrica. Passo 2: Calcule o que reagiu. Como 70% de cada reagente reagiu, reagiram 0,70 x 56,0 = 39,2 kg de N2 e 0,70 x 12,0 = 8,4 kg de H2. Passo 3: Calcule a amônia formada pela conservação da massa. A massa de NH3 formada é igual à soma das massas que reagiram: 39,2 + 8,4 = 47,6 kg de NH3. Passo 4: Calcule os gases remanescentes. N2 não reagido: 56,0 - 39,2 = 16,8 kg. H2 não reagido: 12,0 - 8,4 = 3,6 kg. Passo 5: Confira a conservação da massa. 47,6 + 16,8 + 3,6 = 68,0 kg, igual à massa total carregada (56,0 + 12,0). Passo 6: Conclusão. O registro compatível é a alternativa E, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A usa 15% (e não 30%) como fração restante de N2 e H2; B supõe que os reagentes foram totalmente consumidos, ignorando a conversão de 70%; C usa 30% da produção teórica como se fosse a amônia formada e não fecha a massa; D fecha a massa, mas supõe que todo o H2 reagiu, o que contraria a conversão informada de 70% para cada reagente.
💡 Dica: Calcule as massas reagidas e formadas usando a estequiometria e a conservação de massa.
Alternativa por alternativa
Aplicou a fração errada ao que restou: calculou 15% da carga inicial como sobra de N2 e H2 (8,4 e 1,8 kg), quando a sobra correta é 30%.
Assumiu que todo N2 e H2 reagiu integralmente, ignorando que apenas 70% de cada reagente foi convertido.
Calculou a amônia como 30% da massa total carregada (40,8 kg), usando a fração que não reagiu, e os registros finais não fecham a massa total.
Supôs que todo o H2 reagiu como reagente limitante e ajustou o N2 restante por diferença, desconsiderando que cada reagente teve conversão de 70%.
A reação completa formaria 68,0 kg de NH3. Com 70% de conversão, formam-se 47,6 kg, restando 30% das massas iniciais dos reagentes.
Raio-X da questão
estequiometria reação química
avaliacao
reação química balanceada · massa molar dos gases
revisar cálculo estequiométrico e conservação de massa
confundir proporção molar com proporção em massa e não aplicar conservação de massa corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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