Pode-se interpretar um alto forno sob um ponto de vista simples como um processo no qual a reação principal é:
mas algumas outras reações paralelas indesejáveis ocorrem, principalmente
Após 600,0 lb de carbono (coque) serem misturadas com 1,00 t de óxido de ferro puro,
, o processo produz
de ferro puro e 183 lb de FeO .
Calcule a porcentagem de conversão do
a Fe .
Calcule a porcentagem de conversão do
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício de química envolvendo reações em alto forno. A gente vai trabalhar com estequiometria, que é a parte da química que estuda as proporções das substâncias nas reações. Aqui, precisamos calcular a porcentagem de conversão do óxido de ferro (
) em ferro puro (
), considerando que também foi formado um pouco de FeO. Vamos usar as massas dadas para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos garantir que todas as unidades de massa estejam na mesma unidade. Sabemos que 1 tonelada (t) equivale a 2000 libras (lb). Então, os 1,00 t de
são iguais a:
Passo 3
Agora, vamos identificar as reações envolvidas:
- Reação principal:
- Reação indesejada:
Essas equações mostram como o
reage com o carbono para formar ferro puro ou FeO.
Passo 4
Vamos assumir que “x” é a quantidade de
que reage pela primeira reação (para formar
) e “y” a que reage pela segunda reação (para formar FeO). Como temos 2000 lb de
no total, podemos escrever:
Passo 5
Vamos relacionar as massas dos produtos formados. Sabemos que foram produzidos 1200 lb de
e 183 lb de FeO. Precisamos usar as massas molares para relacionar isso às reações:
- Massa molar do
: aproximadamente 160 g/mol - Massa molar do
: aproximadamente 56 g/mol - Massa molar do FeO: aproximadamente 72 g/mol
Para cada x lb de
que reage na primeira reação, produzimos 2 mol de
, e para cada y lb que reage na segunda reação, produzimos 2 mol de FeO.
Passo 6
Montamos as relações com base nas massas dos produtos:
Resolvendo essas equações, encontramos os valores de x e y.
Passo 7
Primeiro, simplificamos as equações:
Verificamos que x + y ≈ 1714,29 + 203,33 ≈ 1917,62 lb. Há uma pequena diferença devido a arredondamentos, mas vamos seguir com esses valores.
Passo 8
Agora, calculamos a porcentagem de conversão do
a Fe:
Resposta
A porcentagem de conversão do
a Fe é de aproximadamente 85,71%.