Questão 75 da FUVEST 2015

1ª fase

Amônia e gás carbônico podem reagir formando ureia e água. O gráfico ao lado mostra as massas de ureia e de água que são produzidas em função da massa de amônia, considerando as reações completas.

Gráfico de massa produzida (g) em função da massa de amônia (g), variando de 30 a 120 g, apresentando duas retas crescentes: uma linha contínua para a ureia e uma linha tracejada para a água.

A partir dos dados do gráfico e dispondo-se de 270 g de amônia, a massa aproximada, em gramas, de gás carbônico minimamente necessária para reação completa com essa quantidade de amônia é

  1. A
    120
  2. B
    270
  3. C
    350
  4. D
    630
  5. E
    700
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Resolução comentada

Pela lei de conservação das massas (Lavoisier), a massa dos reagentes é igual à massa dos produtos: m_{\ce{NH3}} + m_{\ce{CO2}} = m_{ureia} + m_{água}.

Como o gráfico é formado por retas, a massa produzida é proporcional à massa de amônia. Basta ler um ponto, por exemplo 90 g de amônia:

  1. Ureia: aproximadamente 160 g.
  2. Água: aproximadamente 50 g.
  3. Massa de produtos: 160 + 50 = 210\ \text{g}.
  4. Massa de \ce{CO2}: 210 - 90 = 120\ \text{g}.

Assim, 90 g de amônia reagem com 120 g de \ce{CO2}, o que dá a proporção \dfrac{120}{90} = \dfrac{4}{3}.

Para 270 g de amônia (que é 3 \times 90 g), multiplicamos tudo por 3:

m_{\ce{CO2}} = 3 \times 120 = 360\ \text{g}

O valor aproximado mais próximo é 350 g.

Conferindo com a estequiometria: \ce{2NH3 + CO2 -> CO(NH2)2 + H2O}. Pela razão molar, 34 g de \ce{NH3} reagem com 44 g de \ce{CO2}, então 270 \times 44/34 \approx 349\ \text{g}. O resultado confere.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AÉ a massa de CO2 para 90 g de amônia, sem multiplicar por 3 para chegar a 270 g.
  • BRepete o valor da massa de amônia, como se CO2 e NH3 reagissem na proporção 1:1 em massa.
  • DSoma a massa de amônia (270 g) com a de CO2 e ureia ou usa produtos indevidamente, superestimando o valor.
  • EUsa a massa total de produtos (cerca de 630 g) ou confunde ureia e água com o CO2, sem subtrair a amônia.

Assuntos: lei de Lavoisier, estequiometria, interpretação de gráfico.

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