Question

O elemento ferro (Fe0) é um metal que se apresenta no estado sólido em temperatura ambiente. Quando em solução, o metal ferro pode sofrer ionização sob duas formas, produzindo os íons Fe2+ e Fe3+. Alguns compostos ferrosos, como os sais de ferro, resultam da reação química entre o ferro metálico e uma solução ácida. É o que ocorre com o cloreto de ferro (III) ou cloreto férrico, FeCl3, produzido a partir da reação química entre o metal Fe e uma solução aquosa de HCl, na qual forma-se ainda gás hidrogênio (H2), observado pela presença de bolhas na solução. O cloreto férrico (FeCl3) tem aplicação no tratamento de água potável e residual, e de efluentes líquidos, sendo ainda utilizado no tratamento superficial de metais.
A reação química de formação do cloreto férrico descrita acima é: 2Fe(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3(aq) + 3H2(g). Sobre essa reação, responda as questões a seguir.

A) Qual a classificação da reação química citada?

B) Considere as massas molares de Fe = 56g/mol; H = 1g/mol; Cl = 35,5g/mol. Calcule as massas molares dos compostos H2, HCl e FeCl3.

C) Quantos mols correspondem a 487,5g de FeCl3?

D) Para serem produzidos 12 mols de FeCl3, quantos mols de H2 serão liberados sob a forma de gás?

E) Se desejamos produzir 650g de FeCl3, quantos mols de HCl serão consumidos?

Answer 1

Resposta:

A) A reação é do tipo  simples troca (Substituição).

B) Massa Molar é : $MM_{H2} =2g/mol$ ; $MM_{HCl} = 36,5 g/mol$; $MM_{FeCl3} = 162,5g/gmol$

C) A massa de $487,5g$ de $FeCl_{3}$ correspondem a $3 mols$

D) Serão liberados $18 mols$ de $H_{2}$, em forma de gás.

E) Serão consumidos $12 mols$ de $HCl$ para produzir $650g$ de $FeCl_{3}$

Explicação:

A reação química deve ser balanceada :

2Fe + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2

A) A reação é do tipo  simples troca (Substituição).

B) A massa molar é calculada da seguinte forma:

Dados : massas molares de Fe = 56g/mol; H = 1g/mol; Cl = 35,5g/mol.

$MM_{H2} = 2 . MMx_{H} \\MM_{H2} = 2. 1 = 2g/mol$

A massa molar (MM) do HCl é a soma da MM do cloro, com a MM do hidrogênio, logo teremos:

$MM_{HCl}= MM_{H}+MM_{Cl}\\MM_{HCl} = 1 + 35,5 = 36,5 g/mol$

A massa molar (MM) do FeCl3 é a soma da MM do Fe mais três vezes a MM do Cl. Logo teremos:

$MM_{FeCl3} = MM_{Fe} + 3.MM_{Cl} \\MM_{FeCl3} = 56 + 3.35,5\\MM_{FeCl3} = 162,5g/gmol$

C) Para calcularmos a relação de numero de mols temos que associar que a MM (massa molar) do FeCl3 corresponde a um mol (1 mol). Logo como ja calculado anteriormente 1 mol de FeCl3 = 162,5 g/gmol. Fendo uma regra de três simples teremos:

$1mol FeCl3 --------- 162,5 g \\x mol ----- ---- 487,5g\\x = \frac{487,5}{162,5}\\x = 3$

Portanto a massa de 487,5 g de FeCl3 correspondem a 3 mols.

D) Para a equação já balanceada temos, que são necessários 2 mol de FeCl3 para a liberação de 3 mols de H2. Logo podemos fazer uma regra de três simples e obter o numero de mols que serão liberados de H2 a partir de 12 mols de FeCl3.

2Fe + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2

                         2 mol ---- 3 mol

                          12 mol ---- y mols

$y = \frac{3.12}{2} = 18$

Portanto serão liberados 18 mols de H2.

E) A partir da equação química balanceada iremos obter a massa de HCl para produzir 650g de FeCl3

$m_{HCl}= \frac{36,5g HCl}{1molHCl}.\frac{6molHCl}{2molFeCl3} . 650gFeCl3.\frac{1molFeCl3}{162,5gFeCl3} = 438g$

Mas para sabermos o numero de mols iremos obter a partir da massa molar de HCl que é referente a 1mol.

$1mol HCl --------- 36,5 g HCl\\z mol HCl ------- 438gHCl\\z = \frac{438gHCl}{36,5gHCl} . 1mol HCl\\z = 12 mol$

Logo serão consumidos 12 mols de HCl para produzir 650 g de FeCl3