Os acontecimentos globais recentes mostraram a importância da oferta de fertilizantes nitrogenados, como amônia e ureia, para a manutenção da segurança alimentar da população mundial. As mudanças na disponibilidade de gás natural impactam diretamente a produção de fertilizantes nitrogenados. As reações a seguir mostram o processo de formação de amônia e ureia a partir do gás natural:

(I) CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)

(II) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

(III) CO2(g) + 2NH3(g) → CO(NH2)2(s) + H2O(g)

Com base nessas informações e seus conhecimentos, responda:

a) Qual o principal componente do gás natural utilizado na produção de fertilizantes nitrogenados?

b) Uma outra forma de gerar H2 para a reação II é por meio da eletrólise da água utilizando energia solar. Escreva a equação balanceada da reação de eletrólise da água. Dê um argumento que justifique essa fonte de hidrogênio tornar o processo mais sustentável.

c) O Brasil consome cerca de 6 milhões de toneladas de ureia por ano. Considerando que toda a produção de ureia tenha o metano como partida, qual a massa, em toneladas, de gás natural necessária para a obtenção de 6 milhões de toneladas de ureia? Considere que o metano corresponde a 50%, em massa, de gás natural.

Note e adote:
Massas molares (g/mol): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16.

a) O principal componente do gás natural utilizado na produção de fertilizantes nitrogenados é o metano (CH4).

b) A equação de eletrólise da água é: começar estilo tamanho matemático 14px 2 espaço reto H com 2 subscrito reto O espaço seta para a direita espaço 2 espaço reto H com 2 subscrito espaço mais espaço reto O com 2 subscrito fim do estilo

A eletrólise da água combinada com fontes de energias renováveis, como a eólica ou solar, é considerada uma forma limpa e sustentável de produção de hidrogênio, o que pode reduzir significativamente os impactos ambientais.

c)

 começar estilo tamanho matemático 14px atributos de tabela alinhamento de coluna right center left fim dos atributos linha com célula com 1 espaço mol espaço de espaço CH com 4 subscrito fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 1 espaço mol espaço de espaço CO parêntese esquerdo NH com 2 subscrito parêntese direito com 2 subscrito fim da célula linha com célula com 16 espaço reto g fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 60 espaço reto g fim da célula linha com reto x célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 6 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço toneladas fim da célula fim da tabela reto x espaço igual a espaço 1 vírgula 6 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço espaço toneladas espaço de espaço CH com 4 subscrito fim do estilo

Como o metano (CH4) corresponde a 50% da massa do gás natural temos:

começar estilo tamanho matemático 14px atributos de tabela alinhamento de coluna right center left fim dos atributos linha com célula com 1 vírgula 6 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço toneladas fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 50 sinal de percentagem fim da célula linha com reto x célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 100 sinal de percentagem fim da célula fim da tabela fim do estilo

A massa de gás natural é de 3,2 · 106 toneladas.