Questão 8

ITA 2022

Química

(ITA - 2022)

Em um reator químico vazio, mantido a altas temperaturas, injeta-se uma mistura gasosa, com massa molar aparente igual a $29 g cdot mol^{-1}$ , constituída de amônia e oxigênio puros. Os gases reagem entre si formando óxido nítrico e água no estado gasoso. Ao final do processo, toda a amônia é consumida e são formados 20 mol de óxido nítrico. A respeito deste processo, pede-se:

a) A equação química balanceada.

b) Os valores numéricos das frações molares de amônia e de oxigênio no início da reação.

c) O valor numérico da porcentagem de reagente em excesso.

d) Os valores numéricos das quantidades (em mols) das espécies químicas no final da reação.

Gabarito:

Resolução:

a) $4NH_{3_{(g)}}+5O_{2_{(g)}} ightarrow 4NO_{_{(g)}}+ 6H_2O_{_{(g)}}$

b) $M_{molar_{media}}=X_{NH_3}cdot M_{NH_3}+ X_{O_2}cdot M_{O_2}$

$M_{molar_{media}}=(1-X_{O_2})cdot M_{NH_3}+ X_{O_2}cdot M_{O_2}$

$29=(1-X_{O_2})cdot (14+3cdot 1)+ X_{O_2}cdot (2cdot 16)$

$29=(1-X_{O_2})cdot 17+ X_{O_2}cdot 32$

$29=17-17X_{O_2}+ 32X_{O_2}$

$12=15X_{O_2}$

$X_{O_2}=0,8$ , portanto $X_{NH_3}=1-X_{O_2} ightarrow X_{NH_3}=1-0,8 ightarrow X_{NH_3}=0,2$

$egin{matrix} &4NH_{3_{(g)}}+&5O_{2_{(g)}} & ightarrow &4NO_{_{(g)}}+ &6H_2O_{_{(g)}}\ in: &x &y & &0 &0 \ re: &-4a &-5a & &+4a &+6a \ final: &x-4a& y-5a& & 4a& 6a \ &0&&&20 end{matrix}$

$egin{matrix} 4a=20& &x-4a-0\ a=5mol & &x=4a\ && x=20mol end{matrix}$

c) Temos de excesso de $O_2$ , (y - 25) mol.

Como x = 20 mol e a fração molar de $NH_3$ é 0,2, temos que y = 80 mol.

Logo um excesso de 80 - 25 = 55 mol.

$\%_{excesso}=frac{55}{80}=68,75 \%$

d) Substituindo os valores de x, y e a na ultima linha da tabela temos:

$n_{NH_3}=0$

$n_{O_2}=55mol$

$n_{NO}=20mol$

$n_{H_2O}=30mol$

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