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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 119 do ENEM PPL 2024

2º dia · Ciências da Natureza · H25 · Química: Cálculo estequiométrico

O titânio é encontrado na natureza em minerais, dos quais o rutilo (\text{TiO}_2) está presente na principal mina do Brasil, localizada no Rio Grande do Norte. Para obtenção do titânio metálico, o \text{TiO}_2 é submetido a duas operações industriais. A primeira consiste na cloração, produzindo tetracloreto de titânio, conforme a equação:

\ce{TiO2 + 2 Cl2 + 2 CO <=> TiCl4 + 2 CO2}

A segunda operação consiste na redução do tetracloreto de titânio, utilizando magnésio metálico:

\ce{2 Mg + TiCl4 <=> 2 MgCl2 + Ti}

Considere as massas molares:

\text{Cl} = 35{,}5\text{ }\frac{\text{g}}{\text{mol}}\text{ ; }\text{Ti} = 48\text{ }\frac{\text{g}}{\text{mol}}\text{ .}

Qual a massa de gás cloro necessária para produzir 480 kg de titânio metálico?

  1. A
    179 kg
  2. B
    359 kg
  3. C
    480 kg
  4. D
    710 kg
  5. E
    1420 kg
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Resolução comentada

O caminho é a estequiometria: o Cl₂ entra só na primeira etapa, e o TiCl₄ formado nela é o que vira Ti na segunda. Assim, a relação entre Cl₂ e Ti passa pelo TiCl₄.

  1. Na segunda reação, 1\ \ce{TiCl4} produz 1\ \ce{Ti} (proporção 1:1).
  2. Na primeira reação, 2\ \ce{Cl2} produzem 1\ \ce{TiCl4}.
  3. Logo, 2\ \ce{Cl2} \rightarrow 1\ \ce{Ti}.

Massas molares: \ce{Cl2} = 2\times 35{,}5 = 71\ \text{g/mol} e \ce{Ti} = 48\ \text{g/mol}.

Massa de 2\ \ce{Cl2}: 2\times 71 = 142\ \text{g} para cada 48\ \text{g} de Ti.

Regra de três:

\frac{142\ \text{g de Cl}_2}{48\ \text{g de Ti}}=\frac{x}{480\ \text{kg de Ti}}
x=\frac{142\times 480}{48}=142\times 10=1420\ \text{kg}

Portanto, são necessários 1420 kg de gás cloro.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa D engana quem esquece o coeficiente 2 do Cl₂ e usa 71 g em vez de 142 g por mol de Ti.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUsa só metade do Cl₂ de uma massa molar de Cl (35,5) e ainda com proporção incorreta, ignorando a estequiometria 2:1.
  • BConsidera 1 mol de Cl (35,5 g) por mol de Ti, e não 2 mols de Cl₂ (142 g).
  • CSupõe que a massa de Cl₂ é igual à massa de Ti, sem usar massas molares e proporção.
  • DUsa apenas 1 mol de Cl₂ (71 g) por mol de Ti, esquecendo o coeficiente 2.

Assunto: Cálculo estequiométrico.

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