2) O processo Haber-Bosch é a principal rota industrial para a produção de amônia (NH3), um insumo vital para fertilizantes. A equação balanceada para

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2) O processo Haber-Bosch é a principal rota industrial para a produção de amônia (NH3), um insumo vital para fertilizantes. A equação balanceada para essa síntese é: N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g). Para garantir a eficiência, é necessário aplicar as leis ponderais e o conceito de reagente limitante, que define a extensão máxima da reação. Considere um cenário de laboratório onde um técnico mistura 70 g de gás nitrogênio (N2) com 18 g de gás hidrogênio (H2). Sabe-se que as massas molares são: N2 = 28 g/mol, H2 = 2 g/mol e NH3 = 17 g/mol. A partir dessas informações, deve-se calcular a massa de amônia produzida, assumindo que o sistema é fechado e não há perdas (rendimento de 100%). Considerando os dados fornecidos e a estequiometria da reação, qual é o reagente limitante e qual a massa total de amônia obtida? Selecione uma alternativa: a) Hidrogênio é o limitante; 102 g de NH3 produzidos. b) Nitrogênio é o limitante; 85 g de NH3 produzidos. c) Nitrogênio é o excesso; 68 g de NH3 produzidos. d) Hidrogênio é o excesso; 100 g de NH3 produzidos. e) Estão em proporção estequiométrica; 88 g de NH3 produzidos.

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Vamos resolver passo a passo:

1. Dados:
- N2: 70 g, massa molar = 28 g/mol
- H2: 18 g, massa molar = 2 g/mol
- Reação: N2 + 3H2 → 2NH3

2. Calcular moles de cada reagente:
- moles N2 = 70 g / 28 g/mol = 2,5 mol
- moles H2 = 18 g / 2 g/mol = 9 mol

3. Relação estequiométrica:
- Para 1 mol de N2, são necessários 3 mol de H2.
- Para 2,5 mol de N2, seriam necessários 2,5 × 3 = 7,5 mol de H2.

4. Comparar com o H2 disponível:
- H2 disponível = 9 mol > 7,5 mol necessário → H2 está em excesso.
- Logo, N2 é o reagente limitante.

5. Calcular moles de NH3 produzidos:
- Para 1 mol de N2, produzem-se 2 mol de NH3.
- Para 2,5 mol de N2, NH3 = 2,5 × 2 = 5 mol.

6. Calcular massa de NH3 produzida:
- massa NH3 = 5 mol × 17 g/mol = 85 g.

Resposta correta:  
b) Nitrogênio é o limitante; 85 g de NH3 produzidos.

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