Questão 96 do ENEM 2023 — Química
Ácido nítrico é um importante reagente usado no preparo de nitrato de amônio, NH4NO3, um fertilizante nitrogenado. Industrialmente, o ácido nítrico é obtido a partir da reação da amônia com gás oxigênio, um processo que ocorre em três etapas, todas exotérmicas.
Etapa 1: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (l)
Etapa 2: 2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g)
Etapa 3: 3 NO2 (g) + H2O (l) → 2 HNO3 (aq) + NO (g)
Na primeira etapa, forma-se NO, o qual reage com mais oxigênio formando NO2, um óxido ácido, que reage com a água formando HNO3 e NO. O composto NO é, portanto, um subproduto da reação. É importante o seu reaproveitamento, senão ele pode ser liberado para o ambiente, onde reagirá com o oxigênio, formando NO2.
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2006 (adaptado).
O procedimento que permite diminuir a quantidade formada do subproduto NO é aumentar a
Resolução comentada
A questão pede qual procedimento reduz a quantidade do subproduto NO. Isso se resolve com o Princípio de Le Chatelier e a ideia de que aumentar um reagente favorece a formação dos produtos daquela etapa.
O NO é produzido nas etapas 1 e 3 e consumido na etapa 2. Então, para reduzir NO, é preciso (i) diminuir o que gera NO ou (ii) favorecer o que o consome.
Etapa 2: 2 NO + O₂ → 2 NO₂. Aumentar a quantidade de O₂ aqui desloca a reação para a direita, consumindo mais NO e formando mais NO₂, que segue para a etapa 3 e vira HNO₃. Resultado: menos NO sobrando.
A resposta é aumentar a quantidade de oxigênio na etapa 2. Aumentar a pressão de O₂ ou a quantidade de amônia na etapa 1 só faz formar mais NO. Aumentar a concentração de NO₂ na etapa 3 gera mais NO, pois ele é produto dessa etapa. Elevar a temperatura na etapa 1 acelera a reação e também produz mais NO.