PUC-MG 2021
A síntese do amoníaco pelo processo de Haber-Bosch pode ser resumida na seguinte equação química:
N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ∆Hº = -92,6 KJ.mol-1
Um aluno, analisando a equação fornecida, fez as seguintes afirmações:
I - É possível maximizar a produção de amoníaco se a reação ocorrer a pressões elevadas.
II - Dada a natureza exotérmica da reação direta, quanto menor a temperatura do vaso reacional, maior será a produção de amoníaco.
A alternativa CORRETA é:
Apenas a afirmação I está correta.
Apenas a afirmação II está correta.
Ambas as afirmações estão corretas.
Ambas as afirmações estão incorretas.
Resolução
Passo 1 — Contar o número de mols gasosos em cada lado
Na reação \(\text{N}_2(g)+3\text{H}_2(g)\;\rightleftharpoons\; 2\text{NH}_3(g)\) existem 4 mols de gás à esquerda (reagentes) e 2 mols de gás à direita (produtos).
Passo 2 — Aplicar o princípio de Le Châtelier (pressão)
Se a pressão do sistema for aumentada, o equilíbrio se desloca para o lado que possui menor número de mols gasosos. Assim, a formação de amoníaco (2 mols) é favorecida. Logo, a afirmação I é correta.
Passo 3 — Analisar o efeito da temperatura
A variação de entalpia (\(\Delta H^\circ=-92{,}6\;\text{kJ mol}^{-1}\)) indica que a reação direta é exotérmica. Em processos exotérmicos, baixar a temperatura favorece o sentido direto (formação de produtos), pois o sistema reage produzindo calor. Portanto, quanto menor a temperatura, maior é o rendimento de \(\text{NH}_3\). A afirmação II também é correta.
Passo 4 — Conclusão
Como as duas afirmações estão corretas, a alternativa que as contempla é a letra C.
Dicas
Erros Comuns
- Princípio de Le Châtelier: quando um sistema em equilíbrio é perturbado (variação de pressão, temperatura ou concentração), ele se ajusta para minimizar a perturbação.
- Pressão: em equilíbrios com substâncias gasosas, aumentar a pressão desloca o equilíbrio para o lado com menor número de mols gasosos.
- Temperatura: diminuir a temperatura favorece a reação exotérmica (\(\Delta H<0\)), enquanto aumentar favorece a endotérmica (\(\Delta H>0\)).
- Haber-Bosch: processo industrial de síntese do amoníaco que emprega alta pressão (≈200 atm) e temperatura moderada (≈450 °C) juntamente com catalisador de ferro.
