Question

A ferrugem é o resultado da reação entre o ferro e o oxigênio, diz o químico Jorge Masini, da USP. Quando esses dois elementos se juntam, tendem a se unir para formar um terceiro: o óxido de ferro – ou “ferrugem”, na linguagem popular. Só que o casamento não acontece assim, do nada. Ele precisa de uma mãozinha da água. Por quê? Simples: o ferro só consegue se unir ao oxigênio do ar se puder soltar elétrons. Quando essas partículas saem do metal, abrem espaço para o oxigênio entrar. Só que os elétrons precisam de uma força para isso. É aí que a água entra. O líquido ajuda os elétrons a saírem do metal, como se os puxasse para fora. O caminho fica, então, livre para os átomos de ferro grudarem nos de oxigênio e nasce a ferrugem. Claro que nem é preciso jogar água no ferro para criar corrosão. O próprio ar da atmosfera, afinal, já vem carregado de umidade.

Disponível em: super.abril. Acesso 25 set. 2019.

Um artista irá expor uma peça de ferro na semana de arte de sua cidade, portanto ele sabe que parte desta peça irá ser consumida por ferrugem. Sabendo que a massa disponível para a reação do ferro, oxigênio e água são, respectivamente, 30g, 100g e 24g, o artesão prevê que a quantidade máxima em massa de ferrugem que necessita ser tirada após a exposição de sua peça seria de aproximadamente:

Considere a reação global que representa esse processo (produção da ferrugem): 4 Fe + 3O2 + 6H2O → 4 Fe(OH)3

(Dados de Massa molar: MMFe= 56g/mol; MMO2 = 32g/mol; MMH2O= 18g/mol; MMFe(OH)3 = 107g/mol )

A - 100 g

B - 95 g

C - 90 g

D - 75 g

E - 25 g


#[Simulado ENEM 2019 - Brainly]

Answer 1

A alternativa correta é a letra: B

Primeiramente, calcula-se a quantidade de mols para cada reagente, dividindo-se a massa de cada reagente pela massa molecular.

Com isso temos que:

$n_{Fe} = 0,9375 mol; n_{O_{2}} = 3,125 mol ; n_{H_{2}O} = 1,333 mol$

Utilizando a estequiometria da reação, dada no enunciado, podemos afirmar que para que 0,9375 mol de Ferro reaja completamente são necessários 0,703 mol de O₂ e 1,406 mol de H₂O, ou seja, a quantidade de H₂O não supre o consumo completo dessa quantidade de massa de ferro.

Para 3,125 mol de O₂ são necessários 4,166 mol de Fe e 6,25 mol de H₂O.

Nesse caso, nem o ferro nem a água são suficientes para o consumo de toda a massa de oxigênio.  

E, finalmente, para 1,333 mol de H₂O é necessário 0,888 de Fe e 0,666 de O₂, portanto o único reagente que é consumido completamente, pois precisa de uma quantidade menor de O₂ e Fe do que foi oferecido no enunciado.

Com isso é possível dizer que cada mol do reagente de H₂O (reagente limitante) produz 2/3 de ferrugem.  

Então:

$n_{Ferrugem} = \frac{2}{3} n_{H_{2}O} \\n_{Ferrugem} = 0,888 mol$

Para determinar a massa basta multiplicar o número de mols de ferrugem encontrado pela massa molar da ferrugem que foi dada no enunciado:

$M_{Ferrugem} = 0,888 mol * 107 g/mol\\M_{Ferrugem} = 95,11 g$

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Answer 2

O artista ira tirar 95g de ferrugem.

Sabendo que a reacao que temos e a seguinte:

4 Fe + 3O2 + 6H2O → 4 Fe(OH)3

Precisamos calcular a quantidade de Ferrugem dada determinadas quantidades dos reagentes.

Utilizando os dados de massa molar repassadas no exercicio, verificamos a lei de lavoisier ou lei da conservacao das massas:

4 * (56) + 3 * (32) + 6 * (18) = 4*(107)

428 g (reagentes) = 428 g (produtos)

O Enunciado, diz que temos disponivel 24g de agua, que e o fator que restringe a reacao, se nao tivermos agua a reacao nao ocorre, entao, fazendo uma regra de tres:

6 * 18 H2O - 428 Fe(OH)3

24g    H2O - x     Fe(OH)3

X=95 g de Ferrugem.