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 massa em libras do carbono consumido e a massa em libras do CO produzido por tonelada de
carregado.
Calcule a massa em libras do carbono consumido e a massa em libras do CO produzido por tonelada de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre o processo no alto forno! A questão envolve reações químicas onde o óxido de ferro reage com carbono (coque) para produzir ferro puro e outros produtos. Precisamos usar conceitos de estequiometria para descobrir quanto carbono foi consumido e quanto monóxido de carbono (CO) foi produzido por tonelada de óxido de ferro
carregada.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as reações envolvidas:
-
Reação principal:Essa reação mostra que 1 mol de
reage com 3 mols de carbono para produzir 2 mols de ferro ( ) e 3 mols de monóxido de carbono ( ). -
Reação indesejável:Aqui, 1 mol de
reage com 1 mol de carbono para formar óxido de ferro ( ) e monóxido de carbono ( ).
Vamos chamar de
a quantidade de
que reage na reação principal e de
a que reage na indesejável.
Passo 3
Sabemos que o total de
carregado é de 1 tonelada (t), que é igual a 2000 libras (lb). Então:
Também sabemos que foram usados 600 lb de carbono:
Passo 4
Temos um sistema de equações:
Vamos resolver subtraindo a primeira equação da segunda:
O valor negativo não faz sentido nesse contexto, indicando que houve um erro na formulação das equações. Na verdade, a massa total de
é 2000 lb, mas o carbono consumido deve ser proporcional às reações.
Passo 5
Vamos corrigir as equações considerando que cada reação consome uma certa quantidade de
:
-
Na reação principal:
-
Na reação indesejável:
Sabendo que a massa total de carbono consumido é 600 lb:
E a massa total de
é 2000 lb:
Passo 6
Vamos resolver o sistema corretamente:
Subtraindo a primeira equação da segunda:
Ainda recebemos um valor negativo, o que indica que o sistema está inconsistente com os dados fornecidos. Isso sugere que não é possível obter os produtos informados com as quantidades de reagentes dadas, o que pode indicar um erro no enunciado ou na interpretação das reações.
Resposta
Com base nos cálculos, os dados fornecidos resultam em uma inconsistência, indicando que a massa de carbono consumido e a massa de CO produzido por tonelada de
carregado não são possíveis com as informações dadas.