Problema de l’explosió a la planta AZF

El 21 de setembre de 2001, a la planta de productes químics de AZF situada a poca distància de Toulouse, es va produir una explosió, provocada fonamentalment per la descomposició de nitrat d’amoni segons la reacció següent: $$\text{NH}_4\text{NO}_3 (s) \to \text{N}_2\text{O} (g) + \text{H}_2\text{O} (g)$$ a) Igualeu aquesta equació. b) Si hi havia emmagatzemats 2.500 mol de nitrat, quants mols de monòxid de dinitrogen(I) i d’aigua es van produir.

a) Igualar l’equació química

L’equació química inicial és:

$$\text{NH}_4\text{NO}_3 (s) \to \text{N}_2\text{O} (g) + \text{H}_2\text{O} (g)$$

Per igualar l’equació, assegurem que el nombre d’àtoms de cada element sigui el mateix als reactius i als productes:

• $\textbf{Nitrogen (N)}$: Als reactius, (\text{NH}_4\text{NO}_3) té 2 àtoms de N (1 de (\text{NH}_4^+) i 1 de (\text{NO}_3^-)). Als productes, (\text{N}_2\text{O}) té 2 N. Està equilibrat.
• $\textbf{Hidrogen (H)}$: Als reactius hi ha 4 H. Per tenir 4 H als productes, necessitem 2 mols de (\text{H}_2\text{O}), ja que cada (\text{H}_2\text{O}) té 2 H (2 × 2 H = 4 H).
• $\textbf{Oxigen (O)}$: Als reactius hi ha 3 O. Als productes, (\text{N}_2\text{O}) té 1 O i 2 (\text{H}_2\text{O}) tenen 2 O. En total, 1 + 2 = 3 O. Està equilibrat.

Per tant, l’equació igualada és:

$$\text{NH}_4\text{NO}_3 (s) \to \text{N}_2\text{O} (g) + 2\text{H}_2\text{O} (g)$$

b) Càlcul dels mols produïts

Segons l’equació balancejada:

$$\text{NH}_4\text{NO}_3 (s) \to \text{N}_2\text{O} (g) + 2\text{H}_2\text{O} (g)$$

La relació estequiomètrica és:

• 1 mol de $\text{NH}_4\text{NO}_3$ produeix 1 mol de $\text{N}_2\text{O}$.
• 1 mol de $\text{NH}_4\text{NO}_3$ produeix 2 mols de $\text{H}_2\text{O}$.

Si hi havia 2.500 mols de $\text{NH}_4\text{NO}_3$:

• $\textbf{Mols de (\text{N}_2\text{O})}$: Com que la relació és 1:1, es produiran $\textbf{2.500 mols de (\text{N}_2\text{O})$}.
• $\textbf{Mols de (\text{H}_2\text{O})}$: Com que la relació és 1:2, es produiran $2.500 \times 2 = \textbf{5.000 mols de (\text{H}_2\text{O})}$.

Resposta final

• [a)] L’equació igualada és:
  $$\text{NH}_4\text{NO}_3 (s) \to \text{N}_2\text{O} (g) + 2\text{H}_2\text{O} (g)$$
• b)] Es van produir:
  • 2.500 mols de (\text{N}_2\text{O})
  • 5.000 mols de (\text{H}_2\text{O})