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Fuvest 2023 · Segunda fase · Questão 4 · Discursiva

Química · Cálculos químicos, Estequiometria

Os acontecimentos globais recentes mostraram a importância da oferta de fertilizantes nitrogenados, como amônia e ureia, para a manutenção da segurança alimentar da população mundial. As mudanças na disponibilidade de gás natural impactam diretamente a produção de fertilizantes nitrogenados. As reações a seguir mostram o processo de formação de amônia e ureia a partir do gás natural:

(I) CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)(I) \ CH_4(g) + H_2O(g) \rightarrow CO(g) + 3H_2(g)

(II) N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)(II) \ N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)

(III) CO2(g)+2NH3(g)→CO(NH2)2(s)+H2O(g)(III) \ CO_2(g) + 2NH_3(g) \rightarrow CO(NH_2)_2(s) + H_2O(g)

Com base nessas informações e seus conhecimentos, responda:

  1. Qual o principal componente do gás natural utilizado na produção de fertilizantes nitrogenados?
  2. Uma outra forma de gerar H2 para a reação II é por meio da eletrólise da água utilizando energia solar. Escreva a equação balanceada da reação de eletrólise da água. Dê um argumento que justifique essa fonte de hidrogênio tornar o processo mais sustentável.

  3. O Brasil consome cerca de 6 milhões de toneladas de ureia por ano. Considerando que toda a produção de ureia tenha o metano como partida, qual a massa, em toneladas, de gás natural necessária para a obtenção de 6 milhões de toneladas de ureia? Considere que o metano corresponde a 50%, em massa, de gás natural.

    Note e adote:

    Massas molares (g/mol): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16.

Resposta