Química, perguntado por BrainlyTeam, 7 meses atrás

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: Acesso em: 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 2020 - Brainly]

Soluções para a tarefa

Respondido por BrainlyTeam3

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:

nFe= 0,9375 mol; nO₂ = 3,125 mol; nH₂O= 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.

Finalmente, para 1,333 mol de H₂O, é necessário 0,888 de Fe e 0,666 de O2, portanto ele é o único reagente que é consumido completamente, pois precisa de uma quantidade menor de O₂ e de 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:

$nFerrugem = \frac{2}{3} \ . \ nH_{2}O\\nFerrugem= 0,888 mol$