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Questão FC714999

O nitreto de silício (Si3N4) é uma cerâmica avançada com alta dureza, resistência térmica e estabilidade química. É amplamente usada em microeletrônica e rolamentos, sendo empregad

Química

VUNESP · 2025

O nitreto de silício (Si3N4) é uma cerâmica avançada com alta dureza, resistência térmica e estabilidade química. É amplamente usada em microeletrônica e rolamentos, sendo empregada em componentes dos motores de veículos elétricos.

 

(https://www.ceramtec-industrial.com/. Acesso em 10.08.2025)

 

Uma das rotas de síntese do nitreto de silício é feita pela reação, sob condições específicas, do silício (Si) e amônia (NH3) representada na equação a seguir.

 

3Si (s) + 4NH3 (g)  →  Si3N4 (s) + 6H2 (g)

 

Ao serem misturados, nas condições de reação, 12 mol de silício e 12 mol de amônia, a quantidade de nitreto de silício formada e a quantidade de reagente em excessos são, respectivamente,

  1. 12 mol de Si3N4 e 3 mol de Si.
  2. 4 mol de Si3N4 e 3 mol de NH3.
  3. 12 mol de Si3N4 e 4 mol de NH3.
  4. 3 mol de Si3N4 e 4 mol de Si.
  5. 3 mol de Si3N4 e 3 mol de Si.
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Gabarito

Errado

Comentário do professor

Partindo da reação \(3\text{ Si} + 4\text{ NH}_3 \to \text{Si}_3\text{N}_4 + 6\text{ H}_2\) e dos dados iniciais \(12\ \text{mol}\) de Si e \(12\ \text{mol}\) de NH3, calculamos quanto cada reagente poderia formar isoladamente.

Se todo o Si reagisse: \(12/3 = 4\) mol de \(\text{Si}_3\text{N}_4\).
Se toda a NH3 reagisse: \(12/4 = 3\) mol de \(\text{Si}_3\text{N}_4\).

Como a menor produção possível é \(3\) mol, a NH3 é o reagente limitante e a quantidade formada é \(3\) mol de \(\text{Si}_3\text{N}_4\).

O Si consumido é \(3\ \text{mol Si}_3\text{N}_4 \times 3\ \text{mol Si/mol produto} = 9\ \text{mol Si}\).
Logo, o reagente em excesso é o Si, restando \(12 - 9 = 3\ \text{mol Si}\).

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