Os processos mais importantes de redução da hematita que ocorrem no altoforno podem ser representados por:
2 C+O2 2 CO e Fe2 O3+3 CO 2 Fe+3 CO2
Considerando-se o teor de carvão utilizado igual a 100% de carbono e o teor de hematita igual a 80% em óxido de ferro (III), quantos quilogramas de carvão serão necessários para reduzir uma tonelada de minério de ferro? Dados: Fe=56 ; O= 16; C=12.

Passo 1

Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos que calcular a quantidade de carvão necessária para reduzir uma tonelada de minério de ferro (hematita) no altoforno. Os principais processos envolvidos são as reações químicas entre carbono ( ) e o óxido de ferro (III) ( ). Para resolver isso, vamos usar conceitos de estequiometria, que nos ajudam a relacionar as quantidades de reagentes e produtos nas reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a massa molar dos compostos envolvidos:
  • Massa molar da Fe2O3 = 2 times 56 + 3 times 16 = 112 + 48 = 160 , g/mol
Agora, calculamos a massa molar da hematita ( ):

Passo 3

Como a hematita representa 80% do óxido de ferro no minério, vamos considerar 1 tonelada de minério. Primeiro, calculamos a massa de Massa de Fe2O3 = 1 , tonelada times 0,80 = 0,8 , toneladas = 800 , kg nessa tonelada:
800 , kg = 800.000 , g
Convertendo para gramas:

Passo 4

Vamos calcular a quantidade de mols de Mols de Fe2O3 = 800.000 , g160 , g/mol = 5.000 , mol presentes em 800.000 g:

Passo 5

Analisando a reação química:
Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2
Para cada mol de 2 C + O2 2 CO , são necessários 3 mols de . E pela primeira reação:
Veja que 2 mols de produzem 2 mols de , ou seja, 1 mol de gera 1 mol de . Portanto, para 3 mols de , precisamos de 3 mols de .

Passo 6

Calculando a quantidade total de mols de Mols de C = 5.000 , mol times 3 = 15.000 , mol necessária:

Passo 7

Agora, vamos converter os mols de carbono para massa:
Massa de C = 15.000 , mol times 12 , g/mol = 180.000 , g
Convertendo para quilogramas:
180.000 , g = 180 , kg

Resposta

Serão necessários 180 quilogramas de carvão para reduzir uma tonelada de minério de ferro.

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