Exercício 6 - 6.3 e 6.4 · Exame Nacional Física e Química A 1.ª fase 2023

O ácido nítrico, $\text{HNO}_3\text{(aq)}$ ($M = 63{,}02\text{ g mol}^{-1}$), é considerado um ácido forte, sendo bastante corrosivo. É um dos compostos químicos mais produzidos mundialmente. Desde 1902, é preparado industrialmente em três etapas sequenciais (processo de Ostwald):

Etapa I) Combustão do amoníaco, $\text{NH}_3$ ($M = 17{,}04\text{ g mol}^{-1}$), para formar monóxido de nitrogénio, $\text{NO}$.

$$4\text{ NH}_3\text{(g)} + 5\text{ O}_2\text{(g)} \rightarrow 4\text{ NO(g)} + 6\text{ H}_2\text{O(g)}$$

Etapa II) Oxidação do $\text{NO}$ a dióxido de nitrogénio, $\text{NO}_2$.

$$2\text{ NO(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 2\text{ NO}_2\text{(g)}$$

Etapa III) Reação do $\text{NO}_2$ com água, para formação de $\text{HNO}_3$.

$$3\text{ NO}_2\text{(g)} + \text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{ HNO}_3\text{(aq)} + \text{NO(g)}$$

6.3.

Considere que, nas duas primeiras etapas do processo de Ostwald, se dá a conversão completa dos reagentes em produtos e que a terceira etapa tem um rendimento de $75\%$.

Determine a massa de $\text{NH}_3$, em $\text{kg}$, necessária para produzir $1200\text{ toneladas}$ de $\text{HNO}_3$.

Apresente todos os cálculos efetuados.

6.4.

De acordo com os princípios da química verde, que apela à sustentabilidade dos processos químicos industriais, na obtenção de $\text{HNO}_3$ pelo processo de Ostwald, seria vantajoso reutilizar o $\text{NO}$ resultante da