Questão 4
FUVEST 2023
(FUVEST - 2023)
Os acontecimentos globais recentes mostraram a importância da oferta de fertilizantes nitrogenados, como amônia e ureia, para a manutenção da segurança alimentar da população mundial. As mudanças na disponibilidade de gás natural impactam diretamente a produção de fertilizantes nitrogenados. As reações a seguir mostram o processo de formação de amônia e ureia a partir do gás natural:
Com base nessas informações e seus conhecimentos, responda:
a) Qual o principal componente do gás natural utilizado na produção de fertilizantes nitrogenados?
b) Uma outra forma de gerar H2 para a reação II é por meio da eletrólise da água utilizando energia solar. Escreva a equação balanceada da reação de eletrólise da água. Dê um argumento que justifique essa fonte de hidrogênio tornar o processo mais sustentável.
c) O Brasil consome cerca de 6 milhões de toneladas de ureia por ano. Considerando que toda a produção de ureia tenha o metano como partida, qual a massa, em toneladas, de gás natural necessária para a obtenção de 6 milhões de toneladas de ureia? Considere que o metano corresponde a 50%, em massa, de gás natural.
Note e adote:
Massas molares (g/mol): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16.
Gabarito:
Resolução:
a) O principal componente do gás natural é o metano (CH4), que é o hidrocarboneto de menor massa molar presente.
b) O processo é sustentável, pois utiliza-se a energia solar como energia limpa, por não necessitar da queima de combustíveis fósseis, o hidrogênio formado é o hidrogênio verde.
c) Somando as equações fornecida é encontrada a equação global da reação, a molécula de ureia está destacada em negrito.
CH4(g) + N2(g) + CO2(g) → CO(NH2)2(s) + CO(g)
Sendo assim, pela equação, podemos notar que a proporção entre metano e uréia é 1:1
Então, como
Então, por proporção, x= 1,6.106 t de CH4
Como a questão fala que esse valor corresponde à 50% da massa do gás natural, então 100% equivale à 3,2.106 t de gás natural.