Questão Q01 da 2ª fase da FUVEST 2010
O sólido \ce{MgCl2 \cdot 6NH3} pode decompor-se, reversivelmente, em cloreto de magnésio e amônia. A equação química que representa esse processo é:
Ao ser submetido a um aquecimento lento, e sob uma corrente de nitrogênio gasoso, o sólido \ce{MgCl2 \cdot 6NH3} perde massa, gradativamente, como representado no gráfico:
As linhas verticais, mostradas no gráfico, delimitam as três etapas em que o processo de decomposição pode ser dividido.
a) Calcule a perda de massa, por mol de \ce{MgCl2 \cdot 6NH3}, em cada uma das três etapas.
b) Com base nos resultados do item anterior, escreva uma equação química para cada etapa de aquecimento. Cada uma dessas equações deverá representar a transformação que ocorre na etapa escolhida.
c) No processo descrito, além do aquecimento, que outro fator facilita a decomposição do \ce{MgCl2 \cdot 6NH3}? Explique.
Dados: massa molar (\text{g/mol}): \ce{MgCl2 \cdot 6NH3}........ 197
\ce{NH3}..................... 17{,}0
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Resolução comentada
a) Cada etapa perde a mesma fração da massa inicial: 100 - 82{,}8 = 17{,}2\%, 82{,}8 - 65{,}6 = 17{,}2\% e 65{,}6 - 48{,}4 = 17{,}2\%.
Para 1 mol de \ce{MgCl2 \cdot 6NH3} (197 g), a perda em cada etapa é:
A perda total é de 51{,}6\%, ou seja, cerca de 102 g, que corresponde a 6 \times 17 = 102 g de \ce{NH3}. Isso confirma que só amônia é liberada.
Perda de cerca de 34 g por mol em cada etapa.
b) A massa de \ce{NH3} liberada em cada etapa é 34\ \text{g}. Em mols:
Cada etapa libera então 2 mol de \ce{NH3} por mol de sal. Como o sal tem 6 \ce{NH3}, ele perde 2 de cada vez, em três etapas (6 = 2 + 2 + 2):
- Etapa 1: \ce{MgCl2 \cdot 6NH3 (s) -> MgCl2 \cdot 4NH3 (s) + 2 NH3 (g)}
- Etapa 2: \ce{MgCl2 \cdot 4NH3 (s) -> MgCl2 \cdot 2NH3 (s) + 2 NH3 (g)}
- Etapa 3: \ce{MgCl2 \cdot 2NH3 (s) -> MgCl2 (s) + 2 NH3 (g)}
O resíduo final, com 48{,}4\% da massa (\approx 95 g), corresponde ao \ce{MgCl2} (massa molar 197 - 102 = 95 g/mol).
Cada etapa libera 2 mol de \ce{NH3} por mol de sal, com as equações acima.
c) O outro fator é a corrente de nitrogênio gasoso. Ela arrasta a \ce{NH3} liberada, mantendo sua concentração (pressão parcial) baixa sobre o sólido.
Pelo princípio de Le Chatelier, retirar um produto gasoso desloca o equilíbrio \ce{MgCl2 \cdot 6NH3 (s) <=> MgCl2 (s) + 6 NH3 (g)} para a direita, o sentido da decomposição. O \ce{N2} é inerte e não reage com os componentes do sistema.
A corrente de \ce{N2} remove a \ce{NH3} formada e desloca o equilíbrio no sentido da decomposição.
Assuntos: equilíbrio químico, estequiometria, deslocamento de equilíbrio.
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