Question

A síntese da amônia pelo processo de Haber-Bosch é economicamente viável e muito utilizada nos processos industriais. A amônia é produzida a altas temperaturas (500 °C) e pressão de 200 atm. Uma mistura gasosa de N2 e H2 é colocada em um reator;
ao reagir e atingir o equilíbrio, a mistura de N2 e H2 é transferida para um condensador. Nesta etapa a amônia formada se encontra no estado gasoso: NH3(g), mas quando passa pelo condensador se converte em líquida. A amônia líquida, pode ser usada como fertilizante para a agricultura ou ainda para diminuir a acidez do solo.

Considere a reação de síntese da amônia. São misturados, num recipiente de capacidade de 5 litros, 15 mols de nitrogênio e 15 mols de hidrogênio. Após ser atingido o equilíbrio químico foram encontrados 1,5 mol/L de amônia no recipiente. Determine a constante de equilíbrio da reação de síntese da amônia nas condições do experimento.

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Answer 1

Resposta:

Kc = 2,37  

Explicação:

1 º  Relacionamos a quantidade de mols da mistura com o volume do recipiente, determinando a concentração em mol/L:

Nitrogênio: 15 mols/5 litros = 3 mols/L

Hidrogênio: 15 mols/5 litros = 3 mols/L

2 º Determinamos a reação de síntese da amônia verificando a quantidade de mols que reagiram:

                                   N2+       3 H2                      2 NH3

 Para N2 :                   N2                                        2 NH3

 

                                  1 mol                             2 mols

                                 x                           1,5 mols

  x = 0,75 mols de N2    

 Para H2 :                   H2                                        2 NH3

 

                                3 mols                             2 mols

                             x                                   1,5 mols

x = 2,25 mols de H2    

3 º Para determinarmos quantidade de mols no equilíbrio subtraímos a quantidade de mols no inicio da reação pela quantidade de mols que reagiram, deste modo teremos:

                               

                                    N2              +       3 H2                2 NH3

Ínicio da reação:   3 mols           3 mols                 0 mols

Reação:                0,75 mols       2,25 mols                    1,5 mols

Equilíbrio:              2,25 mols     0,75 mols                   1,5 mols

4º A partir da obtenção das concentrações no equilíbrio podemos calcular a constante pela fórmula:  

Kc = [NH3]^2    

    [N2]x[ H2]^3        

Substituindo os valores temos:

Kc =  [1,5]^2  /  [2,25]x[0,75]^3    

Kc =  2,25   /   2,25 x 0,421875    

Kc =  2,25    / 0,94921875

Kc = 2,37