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Arla 32 é uma solução de aproximadamente 32 g de ureia (H2NCONH2) em 100 mL de água utilizada em veículos a diesel para diminuir as emissões de óxidos de nitrogênio (NO e NO2), que podem causar problemas ambientais quando em excesso na atmosfera. A solução de Arla, ao ser adicionada aos gases de escape do motor, em alta temperatura, forma amônia (reação I). Em uma segunda etapa, a amônia formada reage com NO2 e gera gás nitrogênio e água (reação II).

$H_2NCONH_2(aq)+H_2O(l)rightarrow 2NH_3(g)+CO_2(g)$

$8NH_3(g)+6NO_2(g)rightarrow7N_2(g)+12H_2O(g)$

a) Escreva a fórmula de Lewis da ureia.

b) Calcule quantos litros de solução de Arla 32 são necessários para consumir todo o NO2 produzido em uma viagem de 100 km, considerando que a quantidade de NO2 formado por esse veículo é de 460 mg por km rodado. Indique os cálculos.

c) Considerando que a reação entre NH3 e NO forma os mesmos produtos que a reação II, o volume gasto de Arla 32 para consumir o NO seria menor, igual ou maior ao usado para consumir uma mesma quantidade em mol de NO2? Justifique mostrando a reação entre NH3 e NO.

Note e adote:

Considerar todas as reações com 100% de rendimento.

Massas molares: ureia = 60 g.mol^-1 ; NO2 = 46 g.mol^-1

Distribuição eletrônica: H: 1s1 ; C: 1s2 2s2 2p2 ; N: 1s2 2s2 2p3 ; O: 1s2 2s2 2p4

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Resposta:

b) Primeiro, calculamos a quantidade de dióxido de nitrogênio produzido na viagem:

$400mg/km : times 100km=46000mg = 46g$

Pela massa molar, percebemos que 46g de NO₂ correspondem a 1 mol dessa substância.

Analisando a proporção molar de NO₂ para NH₃ temos:

8 NH₃ __________ 6 NO₂
x __________ 1 NO₂

$x= frac{4}{3}; mol; NH_3$

Analisando a proporção molar de NH₃ e uréia, temos:

1 uréia __________ 2 NH₃
x __________ 4/3 NH₃

$x=frac{2}{3}mol; ureia$

Transformando isso em massa usando a massa molar:

$frac{2}{3}; mol times60g/mol=40g; ureia$

Pela concentração da solução de Arla 32, temos:

32g _________ 100 mL
40g _________ x

$x=125 mL=0,125L$

c) Pela reação balanceada entre NH₃ e NO, temos:

$4NH_3(g)+6NO(g)rightarrow 5N_2(g)+6H_2O(g)$

Vemos que o volume gasto de Arla 32 seria menor para consumir no NO.

Ao analisarmos os coeficientes, vemos que, para consumir 6 mols de NO, são necessários 4 mols de NH₃. No caso do NO₂, precisaríamos de 8 mols de NH₃ (pela equação (II) do enunciado. Logo, como NH₃ é produzido através da uréia, será necessária menor quantidade de Arla 32 para consumir o NO.

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Resposta:

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