PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 131 do ENEM 2025
O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio (massa molar = 93\ \text{g}\ \text{mol}^{-1}), metal utilizado na fabricação de vários tipos de aço: automotivos, estruturais e inoxidáveis. O processo utilizado na produção do nióbio é a redução aluminotérmica de \ce{Nb2O5} com excesso de 10\% de \ce{Al} (massa molar = 27\ \text{g}\ \text{mol}^{-1}), em relação à quantidade estequiométrica da reação, representada pela equação química:
Uma engenheira metalúrgica estimou a massa de alumínio necessária para produzir 9{,}3\ \text{kg} de nióbio, nas condições descritas, para a produção de um lote de peças de aço encomendado por uma indústria, considerando um rendimento de 100\%.
Disponível em: www.cbmm.com.br. Acesso em: 17 out. 2015 (adaptado).
A massa de alumínio, em quilograma, estimada pela engenheira é mais próxima de
- A2{,}7\ \text{kg}.
- B3{,}0\ \text{kg}.
- C4{,}1\ \text{kg}.
- D4{,}5\ \text{kg}.
- E5{,}0\ \text{kg}.
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Resolução comentada
A ideia é usar a proporção da equação balanceada (estequiometria) e depois acrescentar o excesso de alumínio.
A equação mostra que 10 mol de Al produzem 6 mol de Nb, ou seja, a razão é \frac{10}{6}=\frac{5}{3} mol de Al por mol de Nb.
-
Mols de Nb em 9{,}3\ \text{kg} = 9300\ \text{g}:
n_{Nb}=\frac{9300}{93}=100\ \text{mol} -
Mols de Al estequiométricos:
n_{Al}=100\cdot\frac{10}{6}=\frac{500}{3}\approx 166{,}7\ \text{mol} -
Massa estequiométrica de Al:
m=166{,}7\cdot 27=4500\ \text{g}=4{,}5\ \text{kg} -
O processo usa 10\% de excesso, então a massa total é 110\% da estequiométrica:
m=4{,}5\cdot1{,}10=4{,}95\ \text{kg}\approx 5{,}0\ \text{kg}
O rendimento de 100\% garante que não é preciso corrigir mais nada. O valor mais próximo é 5{,}0\ \text{kg}.
Alternativa E.
Pegadinha: A alternativa D engana quem para no cálculo estequiométrico (4,5 kg) e esquece o excesso de 10% de alumínio exigido no enunciado.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Ausa a proporção 1:1 entre Al e Nb (100 mol × 27 g) e ignora o excesso.
- Bnão corresponde ao cálculo; resulta de erro na proporção molar (por exemplo, usar 6/10 no lugar de 10/6).
- Csubtrai 10% de 4,5 kg em vez de somar, ou erra a proporção molar.
- Dé a massa estequiométrica, sem acrescentar o excesso de 10%.
Assuntos: Reagente limitante, pureza e rendimento, Cálculo estequiométrico.
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