MAPA - QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL - 53_2026
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MAPA
– Material de Avaliação Prática da Aprendizagem
CONTEXTUALIZAÇÃO
A manufatura de produtos químicos de base, como os fertilizantes nitrogenados,
exige um rigoroso controle de variáveis para garantir a pureza do produto e a
segurança ambiental.
Os fertilizantes têm sua qualidade medida de acordo com a granulometria e a
fluidez, que irão afetar, respectivamente, a dissolução e a facilidade de
escoamento; e a consistência, que é responsável pela resistência dos grãos,
permitindo armazenagem e transporte. A síntese do sulfato de amônio (NH4)2SO4,
amplamente utilizado no agronegócio, ocorre pela neutralização ácido-base entre
correntes de amônia gasosa NH3 e ácido sulfúrico líquido H2SO4 (Tolentino,
2015).
Fonte: TOLENTINO, N. M. de C. Processos Químicos Industriais:
Matérias-primas, Técnicas de Produção e Métodos de Controle de Corrosão. São
Paulo: Érica, 2015.
Nesse ambiente fabril, o profissional de engenharia é frequentemente desafiado
a transitar entre o laboratório e a planta industrial: seja calculando as
concentrações das matérias-primas que alimentam os reatores, avaliando as
trocas de calor do sistema ou monitorando a concentração de efluentes para
atender às rígidas legislações ambientais vigentes.
Fonte: Elaborado pelo autor, 2026.
MÃO NA MASSA!
Você acaba de ser promovido a Engenheiro de Produção, responsável
pelo setor de síntese de uma indústria focada na produção de fertilizantes
nitrogenados. O principal produto da sua linha é o Sulfato de Amônio, um sal
obtido por meio da injeção direta de amônia anidra no ácido sulfúrico. A
reação não balanceada está apresentada a seguir:
H2SO4(aq) + NH3(g) → (NH4)2SO4(aq)
Questão 1: Preparação da Matéria-Prima:
Para alimentar o reator, você recebeu do almoxarifado uma bombona de ácido
sulfúrico H2SO4 concentrado. O rótulo indica título
em massa de 98% e densidade de 1,84 g/mL. Para dimensionar o fluxo das bombas,
você precisa padronizar essa informação. Calcule a concentração molar (em
mol/L) deste ácido concentrado, assumindo que a massa molar do H2SO4 é
98 g/mol.
Questão 2: Otimização da Planta de Gás:
A amônia NH3 utilizada na neutralização é produzida na própria
fábrica por meio do Processo Haber-Bosch, uma reação gasosa reversível e
exotérmica. A reação não balanceada está apresentada a seguir:
N2(g) + H2(g) ⇌ NH3(g)
ΔH < 0
O diretor da planta exigiu um aumento na produção de amônia para o próximo
trimestre sem adicionar mais reagentes. Explique como você deve alterar a
temperatura do reator para deslocar o equilíbrio no sentido da formação de
amônia NH3. Justifique sua decisão tecnicamente.
Questão 3: Meta de Produção:
Para esta questão, os conceitos de estequiometria se fazem essenciais. Para
isso, ela é dividida em duas partes.
Parte 1: nos laboratórios e nas indústrias químicas, considera-se
de extrema importância a estequiometria para a determinação da quantidade de
substâncias que será produzida nas reações químicas realizadas. Para fortalecer
os conceitos sobre o tema e compreender os cálculos da estequiometria, você
deve realizar a prática "Estequiometria" do laboratório virtual da
ALGETEC. Para acessar, siga o passo a passo descrito no final da atividade.
Após realizar o experimento, faça o que se pede:
- Descreva as possíveis reações de decomposição do bicarbonato de sódio (NaHCO3).
- Calcule a massa do sólido residual teórica após a decomposição do
bicarbonato de sódio, partindo de 4,1 g de NaHCO3 para
cada reação descrita no item anterior. Para isso, utilize os valores de massa
molar contidos no Sumário Teórico do experimento. A quantidade calculada
de sólido residual é igual ou se aproxima da massa mostrada na
balança da prática realizada? Adicione uma foto da balança do experimento,
evidenciando a massa de soluto.
Parte 2: Com a amônia e o ácido prontos, a reação de neutralização vai
ocorrer. Primeiro, escreva a equação química balanceada da reação entre o ácido
sulfúrico (H2SO4) e a amônia (NH3), formando o
sulfato de amônio. Em seguida, calcule: se o seu reator consumir exatamente 490
kg de ácido sulfúrico puro, qual será a massa teórica máxima de sulfato de
amônio produzida (em kg), considerando que a amônia está em excesso? Considere
a massa molar do sulfato de amônio igual a 132 g/mol.
Questão 4: Segurança Operacional:
A reação que produz sulfato de amônio gera uma grande quantidade de calor.
Sabe-se que a entalpia da reação de formação do sulfato de amônio nessas
condições é de ΔH = -110 kJ/mol de ácido reagido.
Classifique esta reação quanto à troca de calor (endotérmica ou exotérmica). Em
seguida, calcule a quantidade total de calor liberada (em kJ) ao reagir os 490
kg de ácido sulfúrico da Questão 3. Como engenheiro, que tipo de equipamento ou
adequação você deve prever no reator para evitar acidentes térmicos?
Questão 5: Controle Ambiental:
Após o descarregamento do fertilizante, o reator foi lavado com 2000 L de água.
A análise laboratorial detectou 80 g de sulfato de amônio residual nesses 2000
L de solução de lavagem.
A norma ambiental municipal exige que o efluente seja descartado apenas se a
concentração de sulfato for inferior a 50 ppm (partes por milhão).
Calcule a concentração desse efluente em ppm e determine: você pode autorizar o
descarte direto no corpo hídrico ou a água precisará de tratamento prévio?
Assuma que a densidade da solução de lavagem é 1 g/L.
Para acessar o experimento, em seu ambiente Studeo, acesse: Menu Lateral
→ Laboratórios → Laboratórios Virtuais → Química Geral e
Experimental → Estequiometria.
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