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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 119 do ENEM PPL 2023

2º dia · Ciências da Natureza · H12 · Química: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier)

Ácido nítrico é um importante reagente usado no preparo de nitrato de amônio, \ce{NH4NO3}, um fertilizante nitrogenado. Industrialmente, o ácido nítrico é obtido a partir da reação da amônia com gás oxigênio, um processo que ocorre em três etapas, todas exotérmicas.

Etapa 1: \ce{4 NH3 (g) + 5 O2 (g) -> 4 NO (g) + 6 H2O (l)}
Etapa 2: \ce{2 NO (g) + O2 (g) -> 2 NO2 (g)}
Etapa 3: \ce{3 NO2 (g) + H2O (l) -> 2 HNO3 (aq) + NO (g)}

Na primeira etapa, forma-se \ce{NO}, o qual reage com mais oxigênio formando \ce{NO2}, um óxido ácido, que reage com a água formando \ce{HNO3} e \ce{NO}. O composto \ce{NO} é, portanto, um subproduto da reação. É importante o seu reaproveitamento, senão ele pode ser liberado para o ambiente, onde reagirá com o oxigênio, formando \ce{NO2}.

ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2006 (adaptado).

O procedimento que permite diminuir a quantidade formada do subproduto \ce{NO} é aumentar a

  1. A
    pressão de oxigênio, na etapa 1.
  2. B
    concentração de \ce{NO2}, na etapa 3.
  3. C
    quantidade de amônia, na etapa 1.
  4. D
    quantidade de oxigênio, na etapa 2.
  5. E
    temperatura dos reagentes, na etapa 1.
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Resolução comentada

O NO aparece como produto na etapa 1 e na etapa 3. Para diminuir a quantidade de NO que sobra, é preciso consumi-lo (etapa 2) ou deixar de formá-lo. Vamos usar o princípio de Le Chatelier: aumentar a concentração de um reagente desloca o equilíbrio para o lado dos produtos, e aumentar um produto desloca para o lado dos reagentes.

  1. Etapa 1 (A e C): aumentar \ce{O2} ou \ce{NH3} desloca o equilíbrio para a direita e forma mais NO. Isso aumenta o subproduto.
  2. Etapa 3 (B): aumentar \ce{NO2} também desloca para a direita, formando mais \ce{HNO3} e mais NO. Isso também aumenta o subproduto.
  3. Etapa 1 com temperatura (E): a reação é exotérmica, então aquecer favorece o sentido inverso (endotérmico). Isso reduziria o NO formado nessa etapa, mas também reduziria o rendimento do processo. Além disso, o texto trata do reaproveitamento do NO, e o aumento de temperatura não faz isso. Em termos do procedimento pedido, não é o mais adequado.
  4. Etapa 2 (D): \ce{2 NO + O2 -> 2 NO2} consome NO. Aumentar \ce{O2} desloca o equilíbrio para a direita, transformando mais NO em \ce{NO2}. O \ce{NO2} é usado na etapa 3, gerando \ce{HNO3}. Assim, o NO é reaproveitado e sua quantidade diminui.

Portanto, aumentar o oxigênio na etapa 2 é o procedimento que diminui a quantidade de NO.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AMais O2 na etapa 1 desloca o equilíbrio para os produtos e forma mais NO.
  • BMais NO2 na etapa 3 favorece os produtos, formando mais HNO3 e mais NO.
  • CMais NH3 na etapa 1 desloca o equilíbrio para a direita e produz mais NO.
  • EAquecer reação exotérmica reduziria o rendimento do processo e não reaproveita o NO; o efeito só ocorre na etapa 1, sem consumir o NO já formado.

Assunto: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier).

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