PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 78 do ENEM PPL 2011

1º dia · Ciências da Natureza · Química: Reagente limitante, pureza e rendimento

Três amostras de minérios de ferro de regiões distintas foram analisadas e os resultados, com valores aproximados, estão na tabela:

Região Tipo de óxido encontrado Massa da amostra (g) Massa de ferro encontrada (g)
A \ce{Fe2O3} 100 52,5
B \ce{FeO} 100 62,3
C \ce{Fe3O4} 100 61,5

Considerando que as impurezas são inertes aos compostos envolvidos, as reações de redução do minério de ferro com carvão, de formas simplificadas, são:

\ce{2 Fe2O3 + 3 C -> 4 Fe + 3 CO2}
\ce{2 FeO + C -> 2 Fe + CO2}
\ce{Fe3O4 + 2 C -> 3 Fe + 2 CO2}

Dados: Massas molares (g/mol) \text{C} = 12; \text{O} = 16; \text{Fe} = 56; \text{FeO} = 72; \text{Fe}_2\text{O}_3 = 160; \text{Fe}_3\text{O}_4 = 232.

Os minérios que apresentam, respectivamente, a maior pureza e o menor consumo de carvão por tonelada de ferro produzido são os das regiões:

  1. A
    A com 75% e C com 143 kg.
  2. B
    B com 80% e A com 161 kg.
  3. C
    C com 85% e B com 107 kg.
  4. D
    A com 90% e B com 200 kg.
  5. E
    B com 95% e A com 161 kg.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Pureza. Em cada amostra de 100 g, a massa de ferro vem só do óxido. Então a massa de óxido é a massa de ferro dividida pela fração de Fe no óxido.

  • Região A (\ce{Fe2O3}): fração de Fe =112/160 = 0{,}70. Óxido =52{,}5/0{,}70 = 75 g, ou seja, 75%.
  • Região B (\ce{FeO}): fração =56/72 \approx 0{,}778. Óxido =62{,}3/0{,}778 \approx 80 g, ou seja, 80%.
  • Região C (\ce{Fe3O4}): fração =168/232 \approx 0{,}724. Óxido =61{,}5/0{,}724 \approx 85 g, ou seja, 85%.

A maior pureza é a da região C, com 85%.

Consumo de carvão por tonelada de ferro. Use a proporção de cada reação.

  1. A: 4\ \ce{Fe} gastam 3\ \ce{C}, ou seja, 224 g de Fe para 36 g de C. Para 1000 kg de Fe: 36/224 \times 1000 \approx 161 kg.
  2. B: 2\ \ce{Fe} gastam 1\ \ce{C}, ou seja, 112 g de Fe para 12 g de C. Para 1000 kg: 12/112 \times 1000 \approx 107 kg.
  3. C: 3\ \ce{Fe} gastam 2\ \ce{C}, ou seja, 168 g de Fe para 24 g de C. Para 1000 kg: 24/168 \times 1000 \approx 143 kg.

O menor consumo é o da região B, com 107 kg.

Portanto, C tem a maior pureza (85%) e B tem o menor consumo (107 kg).

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ACita a pureza de A (75%), que é a menor, e o consumo de C (143 kg), que não é o menor.
  • BA pureza de B é 80%, mas não é a maior, e o consumo de A (161 kg) é o maior, não o menor.
  • DA pureza de A é 75%, não 90%, e 200 kg não corresponde ao consumo de B.
  • EB não tem 95% de pureza (são 80%), e o consumo de A (161 kg) é o maior.

Assuntos: Reagente limitante, pureza e rendimento, Cálculo estequiométrico.

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