Com o objetivo de se obter ferro, o aluno de uma universidade realizou a seguinte reação em laboratório: fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 fe(s) + 3 CO2(g). Considerando que o aluno começou a reação com 150 g de 100 g de e obteve 90 g de fé, avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas. O rendimento percentual foi de 85,8% porque 2 foi o reagente em excesso da reação. A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.
Passo 1
Beleza, bora entender o que a questão tá pedindo. A gente tem uma reação química onde o aluno quer produzir ferro:
O aluno usou 150 g de óxido de ferro (Fe₂O₃) e 100 g de monóxido de carbono (CO) e conseguiu obter 90 g de ferro (Fe). A pergunta quer que a gente avalie duas afirmações sobre o rendimento da reação e a presença de reagentes em excesso. Vamos precisar entender de estequiometria e rendimento percentual para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir qual é o reagente limitante, ou seja, qual dos reagentes (Fe₂O₃ ou CO) vai acabar primeiro na reação. Isso é importante pra calcular o rendimento teórico.
Para isso, precisamos calcular as moles de cada reagente:
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Massa molar do Fe₂O₃: Fe = 55,85 g/mol, O = 16 g/mol
Moles de Fe₂O₃:
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Massa molar do CO: C = 12,01 g/mol, O = 16 g/mol
Moles de CO:
Agora, olhando a reação balanceada:
Isso significa que 1 mol de Fe₂O₃ reage com 3 mols de CO. Então, para 0,94 mol de Fe₂O₃, precisaríamos de:
Como temos 3,57 mol de CO disponíveis, que é mais que os 2,82 mol necessários, o Fe₂O₃ é o reagente limitante.
Passo 3
Agora, vamos calcular o rendimento teórico de ferro que a reação pode produzir a partir do reagente limitante:
Da reação balanceada, 1 mol de Fe₂O₃ produz 2 mols de Fe. Então, 0,94 mol de Fe₂O₃ produziria:
Convertendo isso para gramas:
Massa molar do Fe: 55,85 g/mol
Passo 4
A questão diz que o aluno obteve 90 g de Fe. Para encontrar o rendimento percentual, usamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Isso está próximo dos 85,8% mencionados na primeira asserção.
Passo 5
Agora, sobre reagente em excesso. Como o Fe₂O₃ foi o limitante (acabou primeiro), o CO foi o reagente em excesso. Isso significa que sobrou CO após a reação.
Então, a primeira afirmação está correta: o rendimento percentual foi de aproximadamente 85,8% porque o CO foi o reagente em excesso.
Resposta
As duas asserções estão corretas e a segunda está corretamente relacionada com a primeira. Portanto, a opção correta é que ambas as asserções são verdadeiras e a segunda justifica a primeira.