FUVEST 2023 - QUESTÃO 04
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)
(II) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
(III) CO2(g) + 2NH3(g) → CO(NH2)2(s) + H2O(g)
Com base nessas informações e seus conhecimentos, responda:
a) Qual o principal componente do gás natural utilizado na produção de fertilizantes nitrogenados?

b) 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.

c) 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.
QUESTÃO ANTERIOR:
GABABRITO E RESOLUÇÃO.
a) O gás natural tem como principal constituinte o hidrocarboneto de menor massa molar, o metano (CH4).
b) Equação global da eletrólise da água:
O processo é sustentável, pois utiliza-se a energia solar como energia limpa (não produz impacto ambiental como, por exemplo, a queima de combustível fóssil) e o gás hidrogênio verde (H2) é obtido da água, uma fonte renovável.
c) Somando as três reações fornecidas, obtemos a equação global a seguir:

Cálculo das massas molares das substâncias envolvidas na estequiometria:
MCH4= 12g/mol + 4 . 1g/mol = 16g/molMCO(NH2)
2 = 12g/mol + 16g/mol + 2 . 14gmol +
+ 4 . 1g/mol = 60g/mol

x = 1,6 . 10⁶t de CH4
Como o enunciado cita que o metano corresponde a 50% em massa do gás natural, concluímos que a massa de gás natural é de 3,2 . 10⁶t.
massa de gás natural = 3,2 . 10⁶t
PRÓXIMA QUESTÃO:
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