Se a taxa de formação de gás nitrogênio no enchimento de um...

Alternativa Correta: A - 93,4

Essa questão aborda um conceito importante em cinética química, especificamente a relação entre a velocidade de reação e a taxa de consumo ou formação de reagentes e produtos.

Para resolver essa questão, é essencial compreender a lei da velocidade e como as relações estequiométricas influenciam a velocidade de consumo ou formação das substâncias envolvidas.

Resumo Teórico: A cinética química estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. A estequiometria das reações químicas nos diz como a quantidade dos reagentes se relaciona com a quantidade dos produtos. No caso desta reação, 2 mols de NaN₃ se decompõem para formar 3 mols de N₂.

Cálculo: A reação balanceada é 2NaN₃(s) → 2Na(s) + 3N₂(g). Com base na estequiometria, podemos afirmar que a formação de 3 mols de gás nitrogênio (N₂) leva ao consumo de 2 mols de azoteto de sódio (NaN₃).

Dado que a formação de N₂ é de 156,8 L por 1/20 de segundo, primeiro convertemos para segundos e mols:

1. Convertemos o volume para moles usando as condições normais de temperatura e pressão (CNTP), onde 1 mol de gás equivale a 22,4 L: 156,8 L ÷ 22,4 L/mol = 7,0 mols de N₂.
2. Como isso ocorre em 1/20 de segundo, a taxa de formação de N₂ é 7,0 mol × 20 = 140 mol/s.
3. Para encontrar a taxa de consumo de NaN₃, usamos a estequiometria: 2 mols de NaN₃ para cada 3 mols de N₂, resultando em 140 mol/s × (2/3) = 93,4 mol/s.

Análise das Alternativas:

• A - 93,4: Correta, conforme o cálculo estequiométrico detalhado acima.
• B - 72,3: Incorreta, subestima o consumo de NaN₃.
• C - 126,7: Incorreta, superestima o consumo de NaN₃.
• D - 132,8: Incorreta, também superestima o consumo de NaN₃.

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 2NaN3(s) → 2Na(s) + 3N2(g) nessas condições (nas CNTP) 

X= 4,6666666 7 este valor = 4,6666666 para cada vigésimo de segundo 1/20=0,05s

X=93,3 aproximadamente 1s

1 mol de N2          22,4L

  X=7     156,8L

2NaN3(s) → 2Na(s) + 3N2(g) nessas condições (nas CNTP) 

1 mol de N2 =  22,4L, portanto:

156,8 L ......... Xmols

22,4L.......... 1mol

x=7 mol

2NaN3(s) → 2Na(s) + 3N2(g)

2mols NaN3(s) --------- 3 mols de N2(g)

X --------------------- 7 mols de N2(g)

x= 4,666 mols para 1/20s ou seja,

4,666/0,05= 93,2 mols/s

Tema: Cálculo estequiométrico

Incialmente, encontra-se a relação de mol e volume para o Azoteto de sódio e Nitrogênio, respectivamente:

• 1ª Etapa

Ciente que CNTP – 22,4 L, temos:

2 mols de Azoteto de sódio --------- 3 mols de Nitrogênio

2 mols de Azoteto de sódio --------- 3 ∙ 22,4 L = 67,2 L

Dado que a taxa de enchimento do airbag é de 156,8 L de Nitrogênio a cada vigésimo de segundo, podemos encontrar o volume de Nitrogênio para cada 1 segundo:

• 2ª Etapa

Ciente que 1 vigésimo de segundo = 1/20 s = 0,05 s

0,05 seg  --------- 156,8 L de Nitrogênio

      1 seg --------- x

Logo, x = 3136 L de nitrogênio

Esse é o volume de Nitrogênio obtido a cada 1 segundo, a partir da taxa de enchimento proposta. Finalmente, basta calcular a quantidade de matéria de Azoteto de sódio necessária para a obtenção deste volume:

• 3ª Etapa

2 mols de Azoteto de sódio --------- 67,2 L de Nitrogênio

                                         y --------- 3136 L de nitrogênio

Logo, y = 93,33 mols  de Azoteto de sódio

Alternativa A