Ciências da NaturezaFísico-Química (Estequiometria, Soluções, Termoquímica e Cinética)Difícil

Questão de Físico-Química (Estequiometria, Soluções, Termoquímica e Cinética) — ENEM

Em um estudo sobre a produção de fertilizantes, importante para a sociedade por sustentar a agricultura, engenheiros analisam a síntese da amônia (NH₃) a partir de gás nitrogênio e gás hidrogênio, conforme a equação balanceada N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃. Eles partem de uma massa de gás hidrogênio e querem prever quantos mols de amônia se formam, mantendo a proporção da equação. A massa molar do gás hidrogênio (H₂) é 2 g/mol. No processo analisado, reagem completamente 12 gramas de gás hidrogênio com nitrogênio em excesso, garantindo que todo o hidrogênio seja consumido. A equação mostra que 3 mol de H₂ produzem 2 mol de NH₃. Considerando a conversão da massa de hidrogênio em mol e a proporção estequiométrica da equação, qual é a quantidade de amônia, em mol, formada nesse processo?
A2 mol
B3 mol
C4 mol
D6 mol
E9 mol

Gabarito comentado

Cálculos estequiométricos com massa exigem dois passos: converter a massa em quantidade de matéria pela massa molar e, depois, usar a proporção em mol da equação balanceada. Esse encadeamento é a base para dimensionar reações na indústria química, como na produção de fertilizantes.

Resolução passo a passo

Primeiro converte-se a massa de hidrogênio em mols: como a massa molar do H₂ é 2 g/mol, o número de mols é 12 g ÷ 2 g/mol = 6 mol de H₂. Em seguida aplica-se a proporção da equação N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃, na qual 3 mol de H₂ produzem 2 mol de NH₃. Montando a relação, se 3 mol de H₂ geram 2 mol de NH₃, então 6 mol de H₂ geram o dobro, isto é, 4 mol de NH₃. O valor 2 mol viria de usar apenas 3 mol de H₂; 3 mol confunde o resultado com o número de mols de hidrogênio sem aplicar a proporção 3:2; 6 mol repete os mols de H₂; 9 mol desconsidera a divisão pela massa molar. Apenas 4 mol combina corretamente a conversão massa-mol e a proporção da equação.

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