PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 70 da FUVEST 2017

1ª fase · Química: Cálculo estequiométrico

Em ambientes naturais e na presença de água e gás oxigênio, a pirita, um mineral composto principalmente por dissulfeto de ferro (\text{FeS}_2), sofre processos de intemperismo, o que envolve transformações químicas que acontecem ao longo do tempo.

Um desses processos pode ser descrito pelas transformações sucessivas, representadas pelas seguintes equações químicas:

2\ \text{FeS}_2\text{ (s)} + 7\ \text{O}_2\text{ (g)} + 2\ \text{H}_2\text{O } (\ell) \rightarrow 2\ \text{Fe}^{2+}\text{ (aq)} + 4\ \text{SO}_4^{2-}\text{ (aq)} + 4\ \text{H}^+\text{ (aq)}
2\ \text{Fe}^{2+}\text{ (aq)} + \frac{1}{2}\ \text{O}_2\text{ (g)} + 2\ \text{H}^+\text{ (aq)} \rightarrow 2\ \text{Fe}^{3+}\text{ (aq)} + \text{H}_2\text{O } (\ell)
2\ \text{Fe}^{3+}\text{ (aq)} + 6\ \text{H}_2\text{O } (\ell) \rightarrow 2\ \text{Fe(OH)}_3\text{ (s)} + 6\ \text{H}^+\text{ (aq)}

Considerando a equação química que representa a transformação global desse processo, as lacunas da frase “No intemperismo sofrido pela pirita, a razão entre as quantidades de matéria do \text{FeS}_2\text{ (s)} e do \text{O}_2\text{ (g)} é __________, e, durante o processo, o pH do solo __________” podem ser corretamente preenchidas por

  1. A
    1/4; diminui.
  2. B
    1/4; não se altera.
  3. C
    2/15; aumenta.
  4. D
    4/15; diminui.
  5. E
    4/15; não se altera.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Para obter a equação global, somamos as três etapas e cancelamos as espécies que aparecem dos dois lados.

  1. Reagentes de O₂: 7 + \frac{1}{2} = 7{,}5 mol de \text{O}_2 para 2 mol de \text{FeS}_2.
  2. Água: consumida 2 + 6 = 8 mol e produzida 1 mol, ficando 7 mol de \text{H}_2\text{O} consumidos.
  3. \text{Fe}^{2+} e \text{Fe}^{3+} são intermediários e se cancelam.
  4. \text{H}^+: produzidos 4 + 6 = 10 mol e consumidos 2 mol, restando 8 mol de \text{H}^+ produzidos.

Equação global:

2\ \text{FeS}_2 + \frac{15}{2}\ \text{O}_2 + 7\ \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\ \text{Fe(OH)}_3 + 4\ \text{SO}_4^{2-} + 8\ \text{H}^+

Multiplicando por 2 para eliminar a fração: 4\ \text{FeS}_2 + 15\ \text{O}_2 + 14\ \text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\ \text{Fe(OH)}_3 + 8\ \text{SO}_4^{2-} + 16\ \text{H}^+.

Razão entre \text{FeS}_2 e \text{O}_2: \dfrac{4}{15} (equivalente a 2/7{,}5).

Sobre o pH: há produção líquida de \text{H}^+, então a concentração de \text{H}^+ aumenta e o pH diminui. É por isso que a oxidação da pirita causa acidez no solo e nas águas (drenagem ácida).

Portanto, a razão é 4/15 e o pH diminui.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana: traz a razão correta 4/15, mas afirma que o pH não se altera, esquecendo que o H⁺ não se cancela totalmente na soma das etapas.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUsa razão 1/4, sem somar corretamente o O₂ das etapas (7 + 1/2), e não corresponde à equação global.
  • BRazão errada e ignora a produção líquida de H⁺, que faz o pH variar.
  • CRazão 2/15 (esquece de acertar coeficientes) e diz que o pH aumenta, mas há geração líquida de H⁺.
  • EA razão 4/15 está certa, mas o pH não permanece constante: sobram 8 mol de H⁺ produzidos.

Assuntos: Cálculo estequiométrico, pH, pOH e indicadores, Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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