O ferro é produzido no Alto Forno pela redução de minério de ferro tendo como agentes redutores o carbono e o monóxido carbono. Suponha as seguintes reações para descrição do processo:
I)
II)
O montante de monóxido de carbono necessário para a reação I pode ser fornecido exclusivamente pela reação II?
Considerações:
i) O minério de ferro, wustita ( FeO ), existente no processo é reduzido a ferro pelo monóxido de carbono (reação I) e pelo carbono (reação II) em proporções iguais, isto é,
-
;
ii) os rendimentos em Fe nas reações I e II são de 100%
I)
II)
O montante de monóxido de carbono necessário para a reação I pode ser fornecido exclusivamente pela reação II?
Considerações:
i) O minério de ferro, wustita ( FeO ), existente no processo é reduzido a ferro pelo monóxido de carbono (reação I) e pelo carbono (reação II) em proporções iguais, isto é,
ii) os rendimentos em Fe nas reações I e II são de 100%
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos o processo de produção de ferro no Alto Forno, onde o minério de ferro (FeO) é reduzido usando dois agentes redutores: carbono © e monóxido de carbono (CO). As reações envolvidas são:
- Reação I:
- Reação II:
A pergunta é: O montante de monóxido de carbono necessário para a reação I pode ser fornecido exclusivamente pela reação II?
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas entre reagentes e produtos nas reações químicas.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar as duas reações:
-
Reação I: Cada molécula de FeO reage com uma molécula de CO para produzir uma molécula de Fe e uma molécula de CO₂.
-
Reação II: Cada molécula de FeO reage com uma molécula de C para produzir uma molécula de Fe e uma molécula de CO.
Passo 3
A questão diz que o FeO é reduzido em proporções iguais por CO e C, ou seja, 50% por cada agente redutor. Isso significa que, para cada 2 mols de FeO, 1 mol será reduzido pela Reação I e 1 mol será reduzido pela Reação II.
Vamos considerar 2 mols de FeO para facilitar os cálculos:
- Reação I: 1 mol de FeO reage com 1 mol de CO.
- Reação II: 1 mol de FeO reage com 1 mol de C, produzindo 1 mol de CO.
Passo 4
Agora, vamos ver a quantidade de CO necessária e a quantidade de CO produzida:
- Necessidade de CO na Reação I: Para 1 mol de FeO na Reação I, precisamos de 1 mol de CO.
- Produção de CO na Reação II: Para 1 mol de FeO na Reação II, produzimos 1 mol de CO.
Passo 5
Observamos que a quantidade de CO produzida na Reação II (1 mol) exatamente corresponde à quantidade de CO necessária na Reação I (1 mol). Isso significa que o CO produzido pela Reação II pode ser totalmente utilizado na Reação I.
Resposta
Sim, o montante de monóxido de carbono necessário para a Reação I pode ser fornecido exclusivamente pela Reação II.