PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 28 (1º exame) da UERJ 2012

1º exame · Ciências da Natureza e Matemática · Química: Volume molar e estequiometria de gases

No interior do casco dos navios, existem tanques que podem ter seu volume preenchido parcial ou totalmente com água do mar em função das necessidades de flutuabilidade.

Como os tanques são constituídos de materiais metálicos, eles sofrem, ao longo do tempo, corrosão pelo contato com a água do mar, conforme a equação:

\ce{4 Fe (s) + 3 O2 (g) -> 2 Fe2O3 (s)}

Um processo corrosivo no interior de um tanque fechado apresenta as seguintes características:

  • volume interno \begin{cases} 10.000\text{ m}^3\text{ de água do mar} \\ 30.000\text{ m}^3\text{ de ar} \end{cases}

  • concentração de gás oxigênio no ar, em volume \begin{cases} \text{antes da corrosão: } 20{,}9\% \\ \text{após a corrosão: } 19{,}3\% \end{cases}

Admita que, durante todo o processo de corrosão, o ar no interior do tanque esteve submetido às CNTP, com comportamento ideal, e que apenas o oxigênio presente no ar foi consumido.

A massa de ferro, em quilogramas, consumida após o processo corrosivo foi igual a:

  1. A
    1300
  2. B
    1600
  3. C
    2100
  4. D
    2800
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Resolução comentada

O oxigênio consumido na corrosão sai do ar do tanque, então a queda na porcentagem de \ce{O2} mostra quanto gás reagiu. Depois, a estequiometria e o volume molar nas CNTP levam à massa de ferro.

  1. Volume de \ce{O2} consumido: o ar ocupa 30.000\ \text{m}^3 e a fração caiu de 20{,}9\% para 19{,}3\%, ou seja, 1{,}6\% do volume de ar. Admitindo o volume de ar constante:
V = 0{,}016 \times 30.000 = 480\ \text{m}^3 = 480.000\ \text{L}
  1. Mols de \ce{O2}: nas CNTP, 1 mol ocupa 22{,}4\ \text{L}.
n = \frac{480.000}{22{,}4} \approx 21.428{,}6\ \text{mol}
  1. Proporção da equação: 4\ \ce{Fe} para 3\ \ce{O2}.
n_{\ce{Fe}} = \frac{4}{3}\times 21.428{,}6 \approx 28.571\ \text{mol}
  1. Massa de ferro, com M = 56\ \text{g/mol}:
m = 28.571 \times 56 \approx 1{,}6\times 10^6\ \text{g} = 1600\ \text{kg}

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem correspondência com a conta; não resulta de usar a proporção 4:3 com a variação de 1,6% do volume de ar.
  • CResultado de erro de cálculo ou de proporção, sem apoio na estequiometria 4 Fe : 3 O2.
  • DValor que não sai da conta correta; fica acima dos 1600 kg obtidos pela estequiometria.

Assuntos: Volume molar e estequiometria de gases, Cálculo estequiométrico.

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Ver como caiu na prova Questão 28 no caderno 1º Exame de Qualificação da UERJ 2012

Fonte: UERJ 2012 · 1º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗