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Questão 84 do ENEM PPL 2014

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

O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, \ce{Cu2S (s)}, de massa molar 159\text{ g/mol}. Por meio da reação \ce{Cu2S (s) + O2 (g) -> 2 Cu (s) + SO2 (g)}, é possível obtê-lo na forma metálica.

A quantidade de matéria de cobre metálico produzida a partir de uma tonelada de calcocita com 7{,}95\%\text{ (m/m)} de pureza é

  1. A
    1{,}0 \times 10^3\text{ mol.}
  2. B
    5{,}0 \times 10^2\text{ mol.}
  3. C
    1{,}0 \times 10^0\text{ mol.}
  4. D
    5{,}0 \times 10^{-1}\text{ mol.}
  5. E
    4{,}0 \times 10^{-3}\text{ mol.}
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Resolução comentada

Como a calcocita não é pura, só 7{,}95\% da massa da amostra é \ce{Cu2S}.

  1. Massa da amostra: 1\ \text{t} = 10^6\ \text{g}.

  2. Massa de \ce{Cu2S} pura: 10^6 \times 0{,}0795 = 7{,}95\times 10^4\ \text{g}.

  3. Quantidade de matéria de \ce{Cu2S}:

    n=\frac{7{,}95\times 10^4}{159}=5{,}0\times 10^2\ \text{mol}

  4. Pela equação, 1\ \text{mol} de \ce{Cu2S} produz 2\ \text{mol} de \ce{Cu} (a equação já está balanceada: 2 Cu e 1 S nos dois lados). Então:

    n_{\ce{Cu}} = 2 \times 5{,}0\times 10^2 = 1{,}0\times 10^3\ \text{mol}

O fator 2 vem do coeficiente estequiométrico do cobre. Sem ele, chegaríamos a 5{,}0\times10^2 mol, que é a quantidade de \ce{Cu2S}, não de cobre.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa B engana quem calcula os 5{,}0\times10^2 mol de Cu2S e esquece de multiplicar por 2 pela estequiometria.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BEsquece a proporção 1:2 e informa a quantidade de mol de Cu2S, não a de cobre.
  • CResultado sem base na conta, típico de erro de potência ao converter tonelada em gramas.
  • DErra a conversão de tonelada para gramas (usa 10^3 g em vez de 10^6 g) e ignora o fator 2.
  • EErra a conversão de unidades e a porcentagem, chegando a um valor desproporcional.

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

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Ver como caiu na prova Questão 84 no caderno Branco do ENEM PPL 2014