Que massa de óxido de ferro (III), Fe2 O3, presente no minério de ferro, é necessária para produzir 10,0 g de ferro ao ser reduzida por monóxido de carbono ao metal ferro e ao gás dióxido de carbono em um alto-forno?

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão juntos! O problema fala sobre calcular a massa de óxido de ferro (III), Fe2O3, necessária para produzir 10,0 g de ferro metálico ( Fe) através da redução por monóxido de carbono ( CO) em um alto-forno. Vamos usar conceitos de estequiometria, que é a parte da química que lida com as relações quantitativas entre reagentes e produtos em uma reação química.

Passo 2

Primeiro, precisamos escrever a equação química balanceada para a reação de redução do óxido de ferro (III) com monóxido de carbono. A reação é a seguinte:
Fe2O3 + 3,CO 2,Fe + 3,CO2
Isso significa que 1 mol de Fe2O3 reage com 3 moles de CO para produzir 2 moles de ferro e 3 moles de dióxido de carbono.

Passo 3

Vamos calcular as massas molares das substâncias envolvidas para poder relacionar massa e quantidade de matéria.
  • Massa molar do Fe (ferro): aproximadamente 55,85 g/mol
  • Massa molar do Fe2O3:
    • Ferro: 2 times 55,85 = 111,70 g/mol
    • Oxigênio: 3 times 16,00 = 48,00 g/mol
    • Total: 111,70 + 48,00 = 159,70 g/mol

Passo 4

Agora, vamos usar a relação da equação balanceada para encontrar quantos gramas de Fe2O3 são necessários para produzir 10,0 g de Fe.
Primeiro, calculamos a quantidade de matéria de ferro que queremos produzir:
n(Fe) = mM = 10,0,g55,85,g/mol approx 0,179,mol
Segundo a equação balanceada, 2 moles de Fe são produzidos a partir de 1 mol de Fe2O3. Então, a quantidade de Fe2O3 necessária é:
n(Fe2O3) = 0,179,mol2 approx 0,0895,mol

Passo 5

Finalmente, convertemos a quantidade de matéria de Fe2O3 para massa:
m(Fe2O3) = n times M = 0,0895,mol times 159,70,g/mol approx 14,3,g

Resposta

Para produzir 10,0 g de ferro metálico, são necessários aproximadamente 14,3 g de óxido de ferro (III), Fe2O3.

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