Questão 100 do ENEM PPL 2017

Question

O ferro metálico é obtido em altos-fornos pela mistura do minério hematita (\alpha\text{-}\ce{Fe2O3}) contendo impurezas, coque (\ce{C}) e calcário (\ce{CaCO3}), sendo estes mantidos sob um fluxo de ar quente que leva à queima do coque, com a temperatura no alto-forno chegando próximo a 2\ 000\ ^\circ\text{C}. As etapas caracterizam o processo em função da temperatura.

Entre 200\ ^\circ\text{C} e 700\ ^\circ\text{C}:

\ce{3 Fe2O3 + CO -> 2 Fe3O4 + CO2}
\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}
\ce{Fe3O4 + CO -> 3 FeO + CO2}

Entre 700\ ^\circ\text{C} e 1\ 200\ ^\circ\text{C}:

\ce{C + CO2 -> 2 CO}
\ce{FeO + CO -> Fe + CO2}

Entre 1\ 200\ ^\circ\text{C} e 2\ 000\ ^\circ\text{C}:

Ferro impuro se funde
Formação de escória fundida (\ce{CaSiO3})
\ce{2 C + O2 -> 2 CO}

BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. São Paulo: Pearson Education, 2005 (adaptado).

No processo de redução desse metal, o agente redutor é o

A
\ce{C}.
B
\ce{CO}.
C
\ce{CO2}.
D
\ce{CaO}.
E
\ce{CaCO3}.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 100 do ENEM PPL 2017

2º dia · Ciências da Natureza · H8 · Química: Reações de oxirredução e balanceamento redox

O ferro metálico é obtido em altos-fornos pela mistura do minério hematita (\alpha\text{-}\ce{Fe2O3}) contendo impurezas, coque (\ce{C}) e calcário (\ce{CaCO3}), sendo estes mantidos sob um fluxo de ar quente que leva à queima do coque, com a temperatura no alto-forno chegando próximo a 2\ 000\ ^\circ\text{C}. As etapas caracterizam o processo em função da temperatura.

Entre 200\ ^\circ\text{C} e 700\ ^\circ\text{C}:

\ce{3 Fe2O3 + CO -> 2 Fe3O4 + CO2}
\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}
\ce{Fe3O4 + CO -> 3 FeO + CO2}

Entre 700\ ^\circ\text{C} e 1\ 200\ ^\circ\text{C}:

\ce{C + CO2 -> 2 CO}
\ce{FeO + CO -> Fe + CO2}

Entre 1\ 200\ ^\circ\text{C} e 2\ 000\ ^\circ\text{C}:

Ferro impuro se funde
Formação de escória fundida (\ce{CaSiO3})
\ce{2 C + O2 -> 2 CO}

BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. São Paulo: Pearson Education, 2005 (adaptado).

No processo de redução desse metal, o agente redutor é o

A
\ce{C}.
B
\ce{CO}.
C
\ce{CO2}.
D
\ce{CaO}.
E
\ce{CaCO3}.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Agente redutor é a substância que doa elétrons, ou seja, que sofre oxidação (seu Nox aumenta) e, com isso, reduz outra espécie.

O ferro no minério está oxidado: no \ce{Fe2O3} o Nox do Fe é +3. O metal obtido, \ce{Fe}, tem Nox 0. Portanto, a redução do ferro acontece nas etapas em que os óxidos de ferro viram \ce{FeO} e depois \ce{Fe}.

Analisando a etapa que forma o ferro metálico:

\ce{FeO + CO -> Fe + CO2}

Fe: Nox +2 \to 0, ou seja, sofre redução.
C no CO: Nox +2 \to +4 no \ce{CO2}, ou seja, sofre oxidação.

Como o \ce{CO} se oxida, ele doa elétrons ao ferro e é o agente redutor. O mesmo ocorre nas etapas \ce{3 Fe2O3 + CO -> 2 Fe3O4 + CO2} e \ce{Fe3O4 + CO -> 3 FeO + CO2}.

O carbono do coque (\ce{C}) só reage com o \ce{CO2} para produzir o \ce{CO}, ou com o \ce{O2} (também gerando \ce{CO}); ele é o redutor do \ce{CO2} e do \ce{O2}, mas não age diretamente sobre o ferro. O agente que reduz o ferro é o \ce{CO}.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana por associar o coque (C) à redução do ferro, mas o redutor direto é o CO formado a partir dele.

Por que as outras alternativas estão erradas

AO carbono do coque só produz o CO; quem reduz diretamente os óxidos de ferro é o CO, não o C.
CO CO2 é o produto da oxidação do CO, não o redutor do ferro.
DO CaO se forma da decomposição do calcário e não muda de Nox nem reduz o ferro; participa da escória.
EO CaCO3 é fundente, gera CaO e CO2 por decomposição, sem reduzir o ferro.

Assunto: Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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