Questão 2
IME 2016
[IME-2016/2017 - 2ª fase]
Uma amostra de magnésio metálico reage completa e estequiometricamente com uma mistura de oxigênio e nitrogênio em proporção molar 1:3, respectivamente, produzindo óxido de magnésio (sólido) e nitreto de magnésio (sólido). Em seguida, adiciona-se água em excesso aos produtos. Determine as massas de nitreto de magnésio e de magnésio, necessárias para liberar 11,2 L de amônia nas CNTP, conforme o procedimento descrito.
Dados:
Massas molares (em g.mol-1)
Mg = 24,0; N = 14,0.
Gabarito:
Resolução:
• Equação da reação entre o magnésio, oxigênio e nitrogênio:
| 11 Mg(s) + 1 O2(g) + N2(g) → 2 MgO(s) + 3 Mg3N2(s) | (equação 1) |
• Equação da reação entre os produtos e a água:
| 2 MgO(s) + 3 Mg3N2(s) + 20 H2O(l) → 11 Mg(OH)2(s) + 6 NH3(g) | (equação 2) |
• Cálculo da massa de Mg3N2 necessária para formar 11,5 L de amônia:
A partir da proporção estequiométrica da equação 2, observa-se que 3 mol de Mg3N2 forma 6 mol de amônia. Como o volume molar nas CNTP é 22,4 L, o volume de amônia formado é 6 x 22,4 L. Considerando a massa molar de Mg3N2, é possível fazer uma relação entre a massa desse reagente e o volume de amônia formado:
| 3 x 100g Mg3N2 | __________ | 6 x 22,4 L NH3 |
| mMg3N2 | __________ | 11,2 L NH3 |
Portanto, é necessário 25g Mg3N2 necessária para formar 11,5 L de amônia.
• Cálculo da massa de Mg necessária para formar 25 g de Mg3N2:
A partir da proporção estequiométrica da equação 2, observa-se que 11 mol de Mg formam 3 Mol de Mg3N2. Considerando as massas molares tanto de Mg3N2 quanto de Mg, é possível estabelecer uma relação entre as massas das espécies e calcular a massa de Mg necessária para formar 25 g de Mg3N2.
| 11 x 24g Mg | __________ | 3 x 100g Mg3N2 |
| mMg | __________ | 25 g |