Question

(UFC CE/2010) O ferro metálico pode ser produzido a partir da reação do Fe2O3 com CO de acordo com a seguinte equação química não balanceada:
 x Fe2O3(s) + y CO(g) → w Fe(s) + z CO2(g) 
Considere a reação completa entre 1,60 g de Fe2O3 e 3,00 g de CO e assinale a alternativa correta. 
a) O reagente limitante desta reação é o monóxido de carbono.
 b) A quantidade máxima de ferro metálico produzida será de aproximadamente 1,12 g.
 c) Após a reação se completar, restará 0,58 g de monóxido de carbono no meio reacional. 
d) A quantidade máxima de dióxido de carbono produzida será de aproximadamente 4,60 g. 
e) Se o rendimento for de 80%, serão produzidos aproximadamente 2,50 g de ferro metálico.
Me explique pf 

Answer 1

primeiro precisa balancear os átomos ...

Fe2O3   +    3 CO   ------------>    2 Fe  +  3 CO2
160 g/mol     28g/mol                 56g/mol      44g/mol
    160 g             84g                   112 g          132 g
depois devemos calcular as massas envolvidas (Fe=26, O=16,C=12)
 Fe2O3                         CO                    Fe               CO2
1,60 / 160 = 0,01   *  (84 = 0,84)      (112 = 1,12)    (132 = 1,32)     
resposta b)   porque;

a) o reagente limitante é o oxido de ferro III...
b) ´pelos calculos é verdadeiro!!!!!!!!!!!!!
c)  tinha 3,00   - 0,84 = 2,16 g   
d) pelos calculos produz 1,32 g de CO2....
e) se em 100% produximos apenas 1,12   .... como em 80/100   será maior!

Answer 2

A única resposta certa para a questão é "A quantidade máxima de ferro metálico produzida será de aproximadamente 1,12 g"

Cálculo estequiométrico

São os cálculos que estabelecem relação entre reagentes e produtos de uma reação química

Como resolvemos ?

Primeiro: Dados da questão

• Dada a fórmula:   $x Fe_{2}O_{3}(s) + y CO(g) = w Fe(s) + z CO_{2}(g)$
• Note que, ela não está balanceada:
• Temos 1,60 g de $Fe_{2}O_{3}(s)$
• 3,00 g de $CO(g)$

Segundo: Balancear a reação

• Balancear: é quando deixamos o mesmo número de átomos de cada lado
• Iremos escrever a reação novamente
• Note que, iremos dar valores para o: "x", "y", "w" e "z"

$x Fe_{2}O_{3}(s) + y CO(g) = w Fe(s) + z CO_{2}(g)$

• Começando pelo Fe, temos 2 do lado esquerdo, e 1 do lado direito

• Assim, colocaremos o número 1 para "x" e 2 para o "w"

• Ficamos:

$1 Fe_{2}O_{3}(s) + y CO(g) = 2 Fe(s) + z CO_{2}(g)$

• Iremos para o Oxigénio agora:

• Temos, 4 oxigénio de um lado e apenas 2 do outro

• Caso, colocar o número 2 para "z", não conseguimos fechar o número de carbonos

• Iremos testar o número 3 para "z"

$1 Fe_{2}O_{3}(s) + y CO(g) = 2 Fe(s) + 3 CO_{2}(g)$

• Temos agora 4 oxigénio para 6

• E 1 carbono para 3 carbono

• Colocando o número 3 para "y", teremos:

$1 Fe_{2}O_{3}(s) + 3 CO(g) = 2 Fe(s) + 3 CO_{2}(g)$

• Conseguimos equilibrar a reação

Terceiro: Aplicando na questão

"O reagente limitante desta reação é o monóxido de carbono."

• Para descobrir quem é o limitante, nos iremos fazer uma regra de três
• Entre Óxido de ferro e o monóxido de carbono

• Para isso, precisamos dos dados: (Fe) = 56; (O) = 16; (C)= 12;
• Conseguimos descobrir quanto vale suas massas:

$Fe_{2}O_{3}(s) = (56).2+(16).3 = 160g\\CO(g) = 12 + 16 = 28g$

Note que, 1 mol do Óxido de ferro, esta para 3 mols do monóxido de carbono

• Assim: iremos escrever a regra de três, onde 1 mol está para 3 mols
• E 1,60g está para 3,00 g
• Conforme mostrado:

$1 mol Fe_{2}O_{3}(s)= 3mol CO(g)\\1,60 g = 3,00 g$

• Substituindo os valores dos mols, teremos:

$160= 3.(28) \\1,60 g=3,00 g\\\\160= 84 \\1,60 g=3,00 g$

• Para identificar, iremos multiplicar os dois termos cruzados:

• E o valor da multiplicação entre a diagonal principal será o valor do oxigênio
• E o valor da multiplicação entre a diagonal secundaria será o valor do óxido de ferro

Desta forma:

$160= 84 \\1,60 g=3,00 g\\\\(160). 3 = (1,60). 84\\480 = 134,4\\\\160= (84) \\1,60 g=3,00 g\\134,4 = 480$

• Assim podemos entender que será usado o Óxido de Ferro como limitante

• Alternativa Falsa

"A quantidade máxima de ferro metálico produzido será de aproximadamente 1,12 g."

• Iremos agora relacionar o Óxido de ferro com o Ferro

• Note os valores: 1 mol de Óxido de ferro para 2 mols de ferro

• Dados: (Fe) = 56

• Novamente outra regra de três teremos:

$1 mol Fe_{2}O_{3}(s)=2 mols de Fe\\1,60 g = x$

• Multiplicando cruzado teremos:

$(1 mol Fe_{2}O_{3}(s)). (x) =(2 mols Fe)1,60 g\\(160g).x = (2.(56)).(1,60)\\(160g).x = (112).(1,60)\\(160g).x = 179,2\\\\x=\frac{179,2}{1,60} = 1, 12$

• Assim, será produzido um total de 1,12g de Ferro
• Alternativa verdadeira

"Após a reação se completar, restará 0,58 g de monóxido de carbono no meio reacional. "

• Iremos relacionar o óxido de ferro com o monóxido de oxigénio, teremos:

$1 mol Fe_{2}O_{3}(s)= 3mol CO(g)\\1,60 g= x\\\\160g = 84 g\\1,60 = x\\\\(160).x = (84) . 1,6\\x = \frac{134,4}{160} = 0,84$

• Note que, dos 1,6g de oxido reagiu com 0,84 g de monóxido
• Assim: tínhamos 3,00 g - 0,84 g = sobrou 2,16g
• Alternativa Falsa

"A quantidade máxima de dióxido de carbono produzida será de aproximadamente 4,60 g"

• Iremos relacionar o óxido de ferro com o dióxido de carbono, teremos:

$1 mol Fe_{2}O_{3}(s)=3 mols CO_{2} \\160 g = x$

• A massa de dióxido de carbono: (16).2 + 12 = 44g

$160 g = (44).3\\1,60 g = x \\\\160g = 132\\1,60 g = x\\\\x=\frac{132.1,6}{160} = 1,32g$

• Portanto, a alternativa está errada

"Se o rendimento for de 80%, serão produzidos aproximadamente 2,50 g de ferro metálico."

• Falso
• Note que, foi produzido 1,12g de ferro metálico
• Assim, 100% é igual a 1,12
• 80% vamos descobrir

$1,12 = 100\\x = 80 \\\\x = \frac{(1,12).80}{100} = 0,896 g$

logo, 80% é igual a 0,896 g de ferro metálico

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