Exame final
$
\mathrm{FeO}(\mathrm{~s})+\mathrm{A}(1)-\mathrm{Fe}(1)+\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~s})
$
b. Determine a quantidade máxima de ferro (em gramas de ferro) que pode ser produzida.
$
\mathrm{FeO}(\mathrm{~s})+\mathrm{A}(1)-\mathrm{Fe}(1)+\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~s})
$
b. Determine a quantidade máxima de ferro (em gramas de ferro) que pode ser produzida.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente descobrir a quantidade máxima de ferro que dá para produzir na reação química apresentada. Estamos trabalhando com estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas entre os reagentes e os produtos nas reações. Para resolver isso, vamos precisar balancear a equação química, calcular as massas molares dos compostos envolvidos e aplicar a estequiometria para achar a resposta.
Passo 2
Primeiro, vamos dar uma olhada na equação química que temos:
Essa é a reação entre óxido de ferro (FeO) e alumínio (Al) para produzir ferro (Fe) e óxido de alumínio (Al₂O₃). Agora, vamos certificar que a equação está balanceada, ou seja, que tem o mesmo número de átomos de cada elemento em ambos os lados da seta.
Passo 3
Vamos contar os átomos de cada elemento:
Reagentes:
- Fe: 1
- O: 1
- Al: 1
Produtos:
- Fe: 1
- Al: 2
- O: 3
Vemos que o alumínio e o oxigênio não estão balanceados. Vamos balancear a equação adicionando coeficientes.
Passo 4
Vamos começar balanceando o alumínio. Temos 1 Al no reagente e 2 Al nos produtos, então precisamos de 2 Al no reagente:
Agora, vamos verificar o ferro e o oxigênio:
- Fe: 1 em ambos os lados.
- O: 1 no reagente (FeO) e 3 no produto (Al₂O₃).
Para balancear o oxigênio, podemos adicionar um coeficiente 3 na FeO:
Agora, todos os elementos estão balanceados.
Passo 5
Agora que a equação está balanceada, vamos calcular as massas molares dos compostos envolvidos:
- FeO: Fe = 55,85 g/mol + O = 16,00 g/mol → 71,85 g/mol
- Al: 26,98 g/mol
- Fe: 55,85 g/mol
- Al₂O₃: (2 × 26,98) + (3 × 16,00) = 101,96 g/mol
Passo 6
Para encontrar a quantidade máxima de ferro que pode ser produzida, precisamos saber quanto de FeO e Al temos. Como o enunciado não forneceu essas quantidades, vamos supor que temos 71,85 g de FeO e 53,96 g de Al (2 × 26,98 g/mol).
Primeiro, vamos calcular quantos mols de cada reagente temos:
Passo 7
Segundo a equação balanceada, 3 mols de FeO reagem com 2 mols de Al para produzir 3 mols de Fe. Vamos ver qual reagente está limitando a reação.
A relação molar é 3 FeO : 2 Al. Temos 1 mol de FeO e 2 mols de Al.
Vamos comparar a quantidade necessária de Al para 1 mol de FeO:
Temos 2 mols de Al disponíveis, que é mais que o necessário. Portanto, o FeO é o reagente limitante.
Passo 8
Agora, usando o reagente limitante (1 mol de FeO), vamos determinar quantos mols de Fe serão produzidos.
De acordo com a equação balanceada:
Então, 1 mol de FeO produzirá 1 mol de Fe.
Passo 9
Finalmente, vamos converter os mols de Fe para gramas:
Resposta
A quantidade máxima de ferro que pode ser produzida é 55,85 gramas.