Uma indústria produz nitreto de alumínio pela reação 2 Al + N2 -> 2 AlN. Em um lote, são misturados 21,6 g de…

Questão

Uma indústria produz nitreto de alumínio pela reação 2 Al + N2 -> 2 AlN. Em um lote, são misturados 21,6 g de Al e 8,4 g de N2. Considere as massas molares Al = 27 g/mol, N2 = 28 g/mol e AlN = 41 g/mol. Antes de iniciar a reação, a equipe propõe acrescentar 5,6 g de N2, mantendo a massa inicial de Al. Considerando a reação completa, qual consequência a adição proposta terá sobre o reagente limitante e a massa máxima de AlN produzida, em comparação com o lote sem adição?

1. A) Sem adição, o N2 é limitante e formam-se 24 g de AlN; após a adição, o Al passa a limitar e formam-se 32 g, um aumento de 8 g.
2. B) Sem adição, o N2 é limitante e formam-se 12,3 g de AlN; após a adição, o Al passa a limitar e formam-se 32,8 g, um aumento de 20,5 g.
3. C) O N2 é limitante nos dois lotes: formam-se 16,2 g de AlN sem adição e 21,6 g após a adição, um aumento de 5,4 g.
4. D) O N2 continua sendo o reagente limitante, e a massa máxima de AlN passa a ser 20,5 g, uma redução de 4,1 g em relação ao lote sem adição.
5. E) Sem adição, o N2 é limitante e formam-se 24,6 g de AlN; após a adição, o Al é limitante e formam-se 32,8 g, um aumento de 8,2 g.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Converter as massas em mols. Al: 21,6 g / 27 g/mol = 0,8 mol. N2: 8,4 g / 28 g/mol = 0,3 mol. Passo 2: Verificar o limitante no lote original. Pela equação, 2 mol de Al reagem com 1 mol de N2, ou seja, 0,8 mol de Al exige 0,4 mol de N2. Há apenas 0,3 mol de N2, portanto o N2 é o limitante. Passo 3: Calcular o AlN sem adição. Pela proporção 1 mol de N2 para 2 mol de AlN, 0,3 mol de N2 produz 0,6 mol de AlN. Massa: 0,6 x 41 = 24,6 g. Passo 4: Calcular o lote com adição. Adicionar 5,6 g de N2 equivale a 5,6 / 28 = 0,2 mol, totalizando 0,5 mol de N2. Agora 0,5 mol de N2 poderia reagir com 1,0 mol de Al, mas há apenas 0,8 mol de Al, então o Al passa a ser o limitante. Passo 5: Calcular o AlN com adição. 0,8 mol de Al produz 0,8 mol de AlN, massa 0,8 x 41 = 32,8 g. Passo 6: Comparar. O aumento é 32,8 - 24,6 = 8,2 g. A alternativa E está correta e coincide com o gabarito. Por que as outras estão erradas: A usa massa molar do AlN como 40 g/mol, o que dá valores incorretos; B ignora o coeficiente 2 do AlN na proporção; C afirma que o N2 continua limitante, o que não ocorre após a adição; D também considera o N2 como limitante após a adição e calcula a massa de forma incorreta, levando a uma redução que não existe.

💡 Dica: Converta as massas em mol e compare a razão disponível com a razão 2:1 da equação.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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