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Questão de Química — Grandezas: massa, volume, mol, massa molar, constante de Avogadro e Estequiometria. — FGV 2022

QuímicaGrandezas: massa, volume, mol, massa molar, constante de Avogadro e Estequiometria.
Código
fg051365
Banca
FGV
Órgão
SEAD-AP
Ano
2022
Nível
Superior
Cargo
Papiloscopista - Edital nº 1
O ácido nítrico (HNO₃) é uma importante matéria-prima na indústria química. Sua produção comercial ocorre através da conversão da amônia (NH₃) em uma sequência de três etapas denominada Processo de Ostwald. Na primeira etapa, ocorre a oxidação catalítica da amônia:4NH₃(g) + 5O₂(g) → 4NO(g) + 6H₂O(g)Na segunda etapa, o óxido nítrico (NO) formado, quando exposto ao ar, se oxida rapidamente dando origem ao dióxido de nitrogênio (NO2):2NO(g) + O₂ → 2NO₂(g)Na terceira etapa, o NO2, quando dissolvido em água, forma o ácido nítrico como descrito na reação a seguir:3NO₂(g) + H₂O(l) → 2HNO₃(aq)+ NO(g)A quantidade máxima de ácido nítrico, em kg, que pode ser obtida a partir de 10.000 L de amônia é igual a(Dado: volume molar = 25,0 L.mol-¹)
  1. A8,4.
  2. B12,6.
  3. C16,8.
  4. D25,2.
  5. E33,6.
Revelar gabarito e comentário

GabaritoC — 16,8.

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Estequiometria do Processo de Ostwald

Gabarito: letra C (16,8 kg). A partir de 10.000 L de amônia (NH₃) com volume molar de 25,0 L/mol, obtêm-se 400 mol de NH₃. Aplicando as proporções estequiométricas das três reações, chega-se a 266,67 mol de HNO₃, que correspondem a 16,8 kg.

A questão exige combinar as três etapas do Processo de Ostwald para encontrar a relação global entre NH₃ e HNO₃. Os dados fornecidos (volume de NH₃ e volume molar) são suficientes.

Cálculo passo a passo

  1. Mols de NH₃:

    nNH3=10 000 L25, ⁣0 L/mol=400 moln_{\text{NH}_3} = \frac{10\,000\,\text{L}}{25,\!0\,\text{L/mol}} = 400\,\text{mol}

  1. Relação estequiométrica entre NH₃ e HNO₃:

    • Reação 1: 4 NH3→4 NO4\,\text{NH}_3 \rightarrow 4\,\text{NO} (proporção 1:1)

    • Reação 2: 2 NO→2 NO22\,\text{NO} \rightarrow 2\,\text{NO}_2 (proporção 1:1)

    • Reação 3: 3 NO2→2 HNO33\,\text{NO}_2 \rightarrow 2\,\text{HNO}_3

Combinando: 4 NH34\,\text{NH}_3 produzem 4 NO4\,\text{NO}, que produzem 4 NO24\,\text{NO}_2, que produzem 23×4=83 mol\frac{2}{3} \times 4 = \frac{8}{3}\,\text{mol} de HNO₃.

Proporção global: 1 mol NH3→23 mol HNO31\,\text{mol NH}_3 \rightarrow \frac{2}{3}\,\text{mol HNO}_3.

  1. Mols de HNO₃:

    nHNO3=400×23=8003 mol≈266, ⁣67 moln_{\text{HNO}_3} = 400 \times \frac{2}{3} = \frac{800}{3}\ \text{mol} \approx 266,\!67\,\text{mol}

  1. Massa molar do HNO₃:

    M=1+14+3×16=63 g/molM = 1 + 14 + 3\times 16 = 63\,\text{g/mol}

  1. Massa de HNO₃:

    [m=n×M=8003×63=504003=16800 g=16, ⁣8 kg][ m = n \times M = \frac{800}{3} \times 63 = \frac{50400}{3} = 16800\,\text{g} = 16,\!8\,\text{kg} ]

Alternativas

✅ Alternativa C — Correta ⟵ GABARITO O cálculo acima confirma 16,8 kg.

❌ Alternativa A (8,4), B (12,6), D (25,2), E (33,6) — Incorretas Esses valores surgem de erros comuns, como usar proporção direta sem considerar o coeficiente estequiométrico da terceira reação (divisão por 3 em vez de 2/3) ou esquecer de converter gramas para quilogramas.

PEGA ESSA DICA!

Monte sempre a proporção global entre o reagente de partida e o produto final, somando todas as etapas. Use coeficientes para evitar erros de fator.

Gabarito: letra C

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