A amônia gasosa sofre decomposição em superfície de tungstênio em 800 °C\pu{800 \degree C} conforme a reação: 2 NHX3(g)→NX2(g)+3 HX2(g) \ce{ 2 NH3(g) -> N2(g) + 3 H2(g) } A constante de velocidade dessa reação é kr=4⋅10−3 M ⋅ s−1k_\mathrm{r} = \pu{4e-3 M.s-1} (para a velocidade de decomposição de NHX3\ce{NH3}).

Um reator de 1 m3\pu{1 m3} foi carregado com 100 mol\pu{100 mol} de amônia e aquecido até 800 °C.\pu{800 \degree C}.

Considere as proposições:

  1. A reação segue uma cinética de ordem zero.

  2. A taxa inicial de formação de HX2\ce{H2} é 0,2 mM ⋅ s−1.\pu{0,2 mM.s-1}.

  3. O tempo necessário para que a concentração de amônia caia pela metade é 12,5 s.\pu{12,5 s}.

  4. Após 5 s\pu{5 s} do início da decomposição, a concentração de NX2\ce{N2} no reator é 10 mM.\pu{10 mM}.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Gabarito 2H.13

  1. Correto. Pela unidade do kk percebemos que a reação tem ordem global 00 .

  2. Incorreto. Cálculo da velocidade de formação de HX2\ce{H2} a partir da estequiometria: vNHX32=vHX23\frac{v_{\ce{NH3}}}{2} = \frac{v_{\ce{H2}}}{3} vHX2=6 mM s−1v_{\ce{H2}}= \pu{6 mM s-1}

  3. Correto. A concentração de amônia é dada por: [NHX3]X0=100 mol1 m3=0,1 M\ce{[NH3]_{0}}= \frac{\pu{100 mol}}{\pu{1m3}}=\pu{0,1 M} A lei de velocidade é dada por: [NHX3]=[NHX3]X0−kt\ce{[NH3] = [NH3]_{0} - kt} Cálculo do tempo para decompor metade da amônia: 0,05 M = 0,1 M − (4⋅10−3 M s−1)t\pu{0,05 M = \pu{0,1 M} - (\pu{4e-3 M s-1})t} t=12,5 st =\pu{12,5 s}

  4. Correto. Fazendo o quadrinho da reação temos: 2 NHX3→NX23 HX2inıˊcio100 mM00reac¸a˜o−(4 mM)(5 s)+12(4 mM)(5 s)+32(4 mM)(5 s)fim80 mM10 mM30 mM\begin{matrix}&\ce{2NH3}&\ce{->}&\ce{N2}&\ce{3H2} \\ \text{início}&\pu{100 mM}&&0&0 \\ \text{reação}&-(\pu{4mM})(\pu{5s})&&+ \frac{1}{2}(\pu{4mM})(\pu{5s})& + \frac{3}{2}(\pu{4mM})(\pu{5s}) \\ \text{fim}&\pu{80 mM}&&\pu{10 mM}&\pu{30 mM}\end{matrix}