A pirita de ferro, FeS2, é a forma mais comum do enxofre no carvão. Na combustão do carvão, o oxigênio reage com a pirita de ferro para produzir óxido de ferro (III) e dióxido de enxofre, que é uma fonte importante de poluição do ar e contribui fortemente para as chuvas ácidas.

a) Escreva a equação balanceada da queima do FeS2, no ar para dar óxido de ferro (III) e dióxido de enxofre.

b) Calcule a massa de Fe2O3, produzida na reação de 75,0 L de oxigênio, sob 2,33 atm e 150°C, com excesso de pirita de ferro.

c) Se o dióxido de enxofre gerado em b) for dissolvido para formar 5,00 L de solução em água, que é a concentração molar da solução do ácido sulfuroso resultante, H2SO3?

d) Que massa de SO2, é produzida na queima de 1,00 tonelada (1t = 103 kg) de carvão rico em enxofre, se o conteúdo de pirita é 5% em massa?

e) Qual é o volume do gás SO2, gerado em d) em 1,00 atm e 25°C?

f) Um modo de remover o SO2 dos gases de exaustão é usar a reação . Em um teste deste procedimento, uma mistura de dióxido de enxofre e nitrogênio gasosos foi preparada em 25°C em um balão de volume 500 ml em 1,09 atm. A mistura foi passada sobre óxido de cálcio em pó, a quente, que remove o dióxido de enxofre, e transferida para um balão de volume 150 ml, sob pressão de 1,09 atm em 50°C. (i) Qual era a pressão parcial do SO2 na mistura inicial? (ii) que massa de SO2 estava presente na mistura inicial?

g) Os parâmetros de van der Walls do SO2 são a = 6,865 L2.atm.mol-1 e b = 0,0568 L.mol-1. Calcule a pressão do gás SO2 confinado em um balão de 1,00 L em 27°C, usando a lei dos gases ideais e a equação de van der Walls para 0,100 mol a 0,500 mol de SO2 em incrementos de 0,100 mol.

h) Calcule o desvio percentual entre o valor ideal e o valor de van der Walls em cada ponto da parte g).

i) Nas condições da parte g), que termo tem o maior efeito sobre a pressão do SO2, as atrações intermoleculares ou as repulsões?

j) Se considerarmos como ideais todos os gases em que a pressão observada difere por menos de 5% do valor ideal, em que ponto o SO2 torna-se um gás “real”?

Letra b)

Sabemos que a razão molar entre é de 11:2, então calculando o número de mols do

Com a massa molar do somos capazes de obter a massa:

Letra c)

Temos que a razão molar entre , assim, calculando o número de mols de , obtemos:

Agora, dividindo pelo volume fornecido, obtemos a concentração molar:

Letra d)

Já que o carvão possui 5% em massa de pirita, devemos calcular a massa da pirita presente:

A partir da massa obtida e da massa molar do conseguimos obter o número de mols de pirita:

Temos que a razão molar entre , assim, calculando o número de mols de , obtemos:

Relacionando o número de mols de com sua massa molar, , obtemos sua massa presente:

Letra e)

Letra f)

i) Primeiramente, devemos calcular o número de mols total presente:

Agora, calcularemos o número de mols de presente:

A partir dos dados obtidos, temos que:

Então, o número de mols de presente é:

Sabemos que a pressão parcial de um gás ideal é dada por :

ii) Apenas devemos multiplicar o número de mols de obtidos pela sua massa molar :

Letra g)

Equação dos gases ideais:

Equação de Van der Wall:

Tendo:

;

;

;

;

;

.

Calculando as pressões pelas duas fórmulas obtemos:

Letra h)

Temos que o desvio pode ser calculado pela fórmula de Z (Compressibilidade) multiplicada por 100%:

Como volume é inversamente proporcional à pressão, temos:

Obtendo os seguintes valores:

Letra i)

Comparando os resultados, percebemos que com o aumento do número de mols, há também um aumento no desvio obtido, isso nos mostra que as forças repulsivas são dominantes, assim, o fator b tem um maior efeito.

Letra j)

Observando a tabela da letra h, percebemos que a partir de 0,200 mol o gás começa a apresentar comportamentos de gases reais, já que possuí um desvio próximo de 5%.