O ferro metálico pode ser produzido a partir da reação do
de acordo com a seguinte equação química não balanceada:
Considere a reação completa entre
de
e
de CO e assinale a alternativa correta.
a) O reagente limitante dessa reação é o monóxido de carbono.
b) A quantidade máxima de ferro metálico produzida será de aproximadamente
.
c) Após a reação se completar, restará
de monóxido de carbono no meio reacional.
d) A quantidade máxima de dióxido de carbono produzida será de aproximadamente 4,60 g.
e) Se o rendimento for de
, serão produzidos aproximadamente
de ferro metálico.
Mostre os cálculos e justifique a sua resposta.
Considere a reação completa entre
a) O reagente limitante dessa reação é o monóxido de carbono.
b) A quantidade máxima de ferro metálico produzida será de aproximadamente
c) Após a reação se completar, restará
d) A quantidade máxima de dióxido de carbono produzida será de aproximadamente 4,60 g.
e) Se o rendimento for de
Mostre os cálculos e justifique a sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação química onde o óxido de ferro (Fe₂O₃) reage com monóxido de carbono (CO) para produzir ferro metálico (Fe) e dióxido de carbono (CO₂). O que precisamos descobrir é qual das opções está correta com base na quantidade de reagentes que temos. Para isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas entre os reagentes e produtos nas reações químicas.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química. Balancear uma equação significa ajustar os coeficientes para que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo nos dois lados da reação. A equação dada é:
Balanceando:
Então, os coeficientes são: x = 1, y = 3, w = 2, z = 3.
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de mol de cada reagente que temos. Para isso, usamos a fórmula:
Massa molar:
- Fe₂O₃:
- CO:
Cálculos:
- Moles de Fe₂O₃:
- Moles de CO:
Passo 4
Identificar o reagente limitante é essencial porque ele determina a quantidade máxima de produto que pode ser formado. A equação balanceada mostra que 1 mol de Fe₂O₃ reage com 3 mols de CO.
Vamos ver quantos mols de CO são necessários para reagir completamente com 0,0100 mol de Fe₂O₃:
Temos 0,107 mol de CO, que é mais do que os 0,0300 mol necessários. Isso significa que o Fe₂O₃ é o reagente limitante.
Passo 5
Com o reagente limitante identificado, vamos calcular a quantidade máxima de ferro metálico (Fe) que pode ser produzido. Pela equação balanceada, 1 mol de Fe₂O₃ produz 2 mols de Fe.
Agora, convertemos os mols de Fe para gramas:
Resposta
A alternativa b) A quantidade máxima de ferro metálico produzida será de aproximadamente
é a correta.