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 do reagente em excesso, baseado na reação principal.
Calcule a porcentagem do reagente em excesso, baseado na reação principal.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos um processo em um alto forno onde a reação principal é:
Mas também rolam reações indesejáveis, como:
A gente tem 600 lb de carbono © misturados com 1,00 tonelada (t) de óxido de ferro puro (
), e o processo produz 1200 lb de ferro puro (Fe) e 183 lb de FeO. O que precisamos descobrir é qual é a porcentagem do reagente que está sobrando, ou seja, o reagente em excesso, baseado na reação principal.
Passo 2
Primeiro, vamos converter todas as unidades para o mesmo sistema. Sabemos que 1 tonelada (t) = 2000 libras (lb). Então:
Então, temos:
- Carbono ©: 600 lb
- Óxido de ferro (
): 2000 lb
Passo 3
Agora, vamos focar na reação principal:
Para essa reação, 1 mol de
reage com 3 mols de C para produzir 2 mols de Fe. A gente precisa saber qual dos reagentes está limitando, ou seja, qual vai acabar primeiro, para então determinar o excesso.
Passo 4
Vamos calcular quantos mols de cada reagente temos:
- Massa molar de
: - Massa molar de C:
Convertendo as massas para gramas (1 lb = 453,592 g):
-
: - C:
Calculando os mols:
- Mols de
: - Mols de C:
Passo 5
Segundo a reação principal, 1 mol de
precisa de 3 mols de C. Então, para 5683 mols de
, precisamos de:
Mas temos 22670 mols de C disponíveis. Então, o excesso de C é:
Agora, para achar a porcentagem de excesso, dividimos o excesso pelo total disponível e multiplicamos por 100:
Resposta
A porcentagem do reagente em excesso (carbono) é aproximadamente 247,7%.