Que massa de óxido de ferro (III), , 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), , necessária para produzir 10,0 g de ferro metálico ( ) através da redução por monóxido de carbono ( ) 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:
Isso significa que 1 mol de reage com 3 moles de 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 (ferro): aproximadamente 55,85 g/mol
  • Massa molar do :
    • Ferro: g/mol
    • Oxigênio: g/mol
    • Total: g/mol

Passo 4

Agora, vamos usar a relação da equação balanceada para encontrar quantos gramas de são necessários para produzir 10,0 g de .
Primeiro, calculamos a quantidade de matéria de ferro que queremos produzir:
Segundo a equação balanceada, 2 moles de são produzidos a partir de 1 mol de . Então, a quantidade de necessária é:

Passo 5

Finalmente, convertemos a quantidade de matéria de para massa:

Resposta

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

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