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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 98 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H25 · Química: Reagente limitante, pureza e rendimento

A presença de substâncias ricas em enxofre em áreas de mineração provoca preocupantes impactos ambientais. Um exemplo dessas substâncias é a pirita (\text{FeS}_2), que, em contato com o oxigênio atmosférico, reage formando uma solução aquosa ferruginosa, conhecida como drenagem ácida de minas, segundo a equação química:

\ce{4 FeS2 (s) + 15 O2 (g) + 2 H2O (l) -> 2 Fe2(SO4)3 (aq) + 2 H2SO4 (aq)}

Em situações críticas, nas quais a concentração do ácido sulfúrico atinge 9{,}8\text{ g/L}, o pH alcança valores menores que 1,0. Uma forma de reduzir o impacto da drenagem ácida de minas é tratá-la com calcário (\text{CaCO}_3). Considere que uma amostra comercial de calcário, com pureza igual a 50\% em massa, foi disponibilizada para o tratamento.

FIGUEIREDO, B. R. Minérios e ambientes. Campinas: Unicamp, 2000 (adaptado).

Qual é a massa de calcário, em gramas, necessária para neutralizar um litro de drenagem ácida de minas, em seu estado crítico, sabendo-se que as massas molares do \text{CaCO}_3 e do \text{H}_2\text{SO}_4 são iguais a 100\text{ g/mol} e 98\text{ g/mol}, respectivamente?

  1. A
    0,2
  2. B
    5,0
  3. C
    10,0
  4. D
    20,0
  5. E
    200,0
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Resolução comentada

Neutralizar o ácido com calcário significa reagir o \ce{H2SO4} com o \ce{CaCO3}:

\ce{CaCO3 + H2SO4 -> CaSO4 + H2O + CO2}

A proporção é de 1 mol de \ce{CaCO3} para 1 mol de \ce{H2SO4}. Vamos calcular a quantidade de cada um.

  1. Massa de ácido em 1 L: 9{,}8\ \text{g}.
  2. Quantidade de matéria de ácido: n = \dfrac{9{,}8}{98} = 0{,}1\ \text{mol}.
  3. Pela proporção 1:1, precisamos de 0{,}1\ \text{mol} de \ce{CaCO3}.
  4. Massa de \ce{CaCO3} puro: 0{,}1 \times 100 = 10\ \text{g}.
  5. O calcário comercial tem só 50\% de pureza, então metade da massa da amostra é \ce{CaCO3}. Para obter 10 g de \ce{CaCO3}:
m_{\text{amostra}} = \frac{10}{0{,}5} = 20\ \text{g}

Portanto, são necessários 20{,}0\ \text{g} da amostra comercial.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana quem calcula os 10 g de \ce{CaCO3} puro e esquece de corrigir pela pureza de 50%; a B engana quem multiplica por 0,5 em vez de dividir.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AErra a proporção, ou a potência de dez, chegando a 0,2 g; não corresponde a nenhum cálculo correto.
  • BMultiplica por 0,5 em vez de dividir, aplicando a pureza no sentido errado (10 × 0,5).
  • CCalcula só a massa de \ce{CaCO3} puro e esquece de corrigir pela pureza de 50%.
  • EErra a ordem de grandeza, chegando a 200 g; não corresponde a nenhum cálculo correto.

Assuntos: Reagente limitante, pureza e rendimento, Neutralização e reações ácido-base.

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