Imagine que você busca melhorias para o processo no qual o minério de ferro contendo Fe 2 O 3 é convertido em ferro. Em seus testes você realizou a s seguinte reação em pequena escala:
Fe2 O3(s)+3 CO(g) 2 Fe(s)+3 CO2(g)
a) Se você começa com 150 g de Fe2 O3 como reagente limitante, qual é o rendimento teórico de ferro?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado está nos pedindo para descobrir qual é o rendimento teórico de ferro (Fe) quando começamos com 150 g de Fe2O3 na reação:
Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(s) + 3 CO2(g)
Isso envolve entender um pouco de estequiometria, que é a parte da química que estuda as relações quantitativas entre reagentes e produtos nas reações químicas. Vamos precisar calcular molaridades, usar a relação das mols na equação e converter tudo de volta para gramas no final. Vamos passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a massa molar de Fe2O3 e de Fe para facilitar os cálculos.
  • Para Fe2O3:
    • Ferro (Fe): aproximadamente 55,85 g/mol
    • Oxigênio (O): aproximadamente 16,00 g/mol
Então,
Massa molar de Fe2O3 = (2 times 55,85) + (3 times 16,00) = 111,70 + 48,00 = 159,70 , g/mol
  • Para Fe:
Massa molar de Fe = 55,85 , g/mol

Passo 3

Agora, vamos descobrir quantas mols de Fe2O3 temos nos 150 g que começamos.
Usamos a fórmula:
Número de mols = MassaMassa molar ú
Então,
Mols de Fe2O3 = 150 , g159,70 , g/mol approx 0,940 , mol

Passo 4

Com a quantidade de mols de Fe2O3, vamos usar a relação da equação balanceada para achar quantos mols de Fe serão produzidos.
Na equação:
1 , mol de Fe2O3 2 , mols de Fe
Então,
Mols de Fe = 0,940 , mol times 2 = 1,880 , mol

Passo 5

Agora, vamos converter os mols de Fe de volta para gramas para encontrar o rendimento teórico.
Usamos a fórmula:
Massa = Número de mols times Massa molar ú
Então,
Massa de Fe = 1,880 , mol times 55,85 , g/mol approx 105,0 , g

Resposta

O rendimento teórico de ferro (Fe) é aproximadamente 105,0 gramas.

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