10. Adicionando-se 4,5 g de gás hidrogênio a 31,5 g de gás nitrogênio originam-se 25,5 g de amônia, sobrando ainda nitrogênio que não reagiu. Para ...

Para resolver esse problema, podemos utilizar a Lei de Lavoisier, que afirma que "Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma". Primeiro, vamos calcular a quantidade de amônia que é produzida a partir da reação entre 4,5 g de hidrogênio e 31,5 g de nitrogênio: Massa molar do H2 = 2 g/mol Massa molar do N2 = 28 g/mol Massa molar da NH3 = 17 g/mol A equação química da reação é: N2 + 3H2 → 2NH3 Para 4,5 g de H2, temos: n(H2) = m(H2) / MM(H2) n(H2) = 4,5 / 2 n(H2) = 2,25 mol Para 31,5 g de N2, temos: n(N2) = m(N2) / MM(N2) n(N2) = 31,5 / 28 n(N2) = 1,125 mol Como a proporção da reação é de 1:3, o hidrogênio é o reagente limitante, ou seja, todo o nitrogênio reage com o hidrogênio e sobra hidrogênio não reagido. Portanto, a quantidade de amônia produzida é: n(NH3) = n(H2) x (2/3) n(NH3) = 2,25 x (2/3) n(NH3) = 1,5 mol A massa de amônia produzida é: m(NH3) = n(NH3) x MM(NH3) m(NH3) = 1,5 x 17 m(NH3) = 25,5 g Agora, vamos calcular a quantidade de nitrogênio que não reagiu: n(N2 não reagido) = n(N2) - n(NH3) x (1/2) n(N2 não reagido) = 1,125 - 1,5 x (1/2) n(N2 não reagido) = 0,75 mol Para obter 85 g de amônia, precisamos calcular a quantidade de hidrogênio e nitrogênio necessária para produzir essa quantidade de amônia. Como a proporção da reação é de 1:3, temos que a quantidade de nitrogênio necessária é três vezes maior do que a quantidade de hidrogênio. Assim, podemos montar o seguinte sistema de equações: 3n(H2) = n(N2 não reagido) 17n(NH3) = 85 Resolvendo o sistema, encontramos: n(H2) = 0,5 mol n(N2 não reagido) = 1,5 mol Agora, podemos calcular a massa de hidrogênio e nitrogênio necessária: m(H2) = n(H2) x MM(H2) m(H2) = 0,5 x 2 m(H2) = 1 g m(N2) = n(N2 não reagido) x MM(N2) m(N2) = 1,5 x 28 m(N2) = 42 g Portanto, a quantidade de hidrogênio e nitrogênio necessária para produzir 85 g de amônia é, respectivamente, 1 g e 42 g.

15 g e 30 g.