O ácido nítrico (HNO3) é um dos produtos mais importantes da indústria química, por ser matéria-prima fundamental para a obtenção de diversos produtos, desde medicamentos até explosivos. A produção desse ácido se dá a partir da amônia, por meio de um processo em etapas cuja reação global é representada por:

NH3 (g) + 2O2 (g) → HNO3 (aq) + H2O (ℓ)      ∆H = – 434 kJ/mol de HNO3

a) Qual reagente atua como redutor no processo de produção do ácido nítrico? Justifique sua resposta, com base na variação dos números de oxidação.

b) Admitindo rendimento de 100% e sabendo que o volume molar de gás medido nas CATP (condições ambientais de temperatura e pressão) é igual a 25 L/mol, calcule o volume de O2 (g), medido nessas condições, necessário para produzir 6,3 toneladas de HNO3. Calcule a quantidade de energia, em kJ, envolvida nessa reação.

a) A partir da equação, podemos determinar o número de oxidação dos elementos.

começar estilo tamanho matemático 14px tabela linha com reto N célula com reto H com 3 subscrito fim da célula mais 2 célula com reto O com 2 subscrito fim da célula seta para a direita reto H reto N célula com reto O com 3 subscrito fim da célula mais célula com reto H com 2 subscrito fim da célula reto O linha com célula com menos 3 fim da célula célula com mais 1 fim da célula blank blank 0 blank célula com mais 1 fim da célula célula com mais 5 fim da célula célula com menos 2 fim da célula blank célula com mais 1 fim da célula célula com menos 2 fim da célula fim da tabela fim do estilo

A amônia atua como redutor, pois sofre oxidação já que o número de oxidação do nitrogênio varia de -3 para +5.

b) Massa molar do HNO3 = 63 g/mol

Massa de HNO3 produzida = 6,3 t = 6,3 · 106 g de HNO3

A partir da reação, podemos construir a seguinte relação para determinar o volume de O2 a partir do HNO3:

começar estilo tamanho matemático 14px tabela linha com célula com 2 espaço mol espaço de espaço reto O com 2 subscrito fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 1 espaço mol espaço de espaço HNO com 3 subscrito fim da célula linha com célula com 2 espaço vezes espaço 25 espaço reto L espaço de espaço reto O com 2 subscrito fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 63 espaço reto g espaço HNO com 3 subscrito fim da célula linha com reto V célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 6 vírgula 3 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço reto g fim da célula fim da tabela fim do estilo

Aplicando a regra de três, temos:

começar estilo tamanho matemático 14px reto V espaço igual a espaço numerador 2 espaço vezes espaço 25 espaço vezes espaço 6 vírgula 3 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 sobre denominador 63 fim da fração reto V espaço igual a espaço 5 espaço 000 espaço 000 espaço reto L espaço ou espaço 5 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço reto L fim do estilo

A partir da reação, podemos construir a seguinte relação para determinar a quantidade de energia liberada:

começar estilo tamanho matemático 14px tabela linha com célula com 1 espaço mol espaço de espaço HNO com 3 subscrito fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com libera espaço 434 espaço kJ fim da célula linha com célula com 63 espaço reto g espaço de espaço HNO com 3 subscrito fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com libera espaço 434 espaço kJ fim da célula linha com célula com 6 vírgula 3 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço reto g fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula reto E fim da tabela fim do estilo

Aplicando a regra de três, temos:

começar estilo tamanho matemático 14px reto E espaço igual a espaço numerador 6 vírgula 3 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço vezes espaço 434 sobre denominador 63 fim da fração reto E espaço igual a espaço 43 espaço 400 espaço 000 espaço kJ espaço ou espaço 43 vírgula 4 espaço vezes espaço 10 à potência de 6 espaço kJ fim do estilo