Questão de Gás Natural · FGV EPE 2024 (nº 28)

A estequiometria é como uma receita química: ela usa a equação balanceada de uma reação para nos dizer as quantidades exatas de reagentes e produtos envolvidos. A massa molar (MM) é a massa de um mol (uma quantidade específica de partículas) de uma substância, medida em gramas por mol (g/mol).

Primeiro, balanceamos a equação química:
$Fe_2O_{3(s)} + 3CO_{(g)} \rightarrow 2Fe_{(s)} + 3CO_{2(g)}$

Em seguida, calculamos as massas molares dos compostos relevantes:
$MM_{Fe_2O_3} = (2 \times 56) + (3 \times 16) = 112 + 48 = 160\,g/mol$
$MM_{Fe} = 56\,g/mol$
$MM_{CO_2} = 12 + (2 \times 16) = 12 + 32 = 44\,g/mol$

Agora, analisamos cada afirmativa:

• (V) São necessários 14,3g de $Fe_2O_3$ para produzir 10g de Fe.
  Pela equação balanceada, 1 mol de $Fe_2O_3$ (160 g) produz 2 mol de Fe ($2 \times 56 = 112$ g).
  Para produzir 10 g de Fe, a massa de $Fe_2O_3$ necessária é:
  $\frac{160\,g\,Fe_2O_3}{112\,g\,Fe} = \frac{x\,g\,Fe_2O_3}{10\,g\,Fe}$
  $x = \frac{160 \times 10}{112} = \frac{1600}{112} \approx 14,2857\,g$.
  Arredondando, são necessários 14,3 g de $Fe_2O_3$. A afirmativa é Verdadeira.

• (F) São necessárias 28,6g de $Fe_2O_3$ para produzir 10g de Fe.
  Conforme calculado acima, para produzir 10 g de Fe, são necessários aproximadamente 14,3 g de $Fe_2O_3$. A afirmativa indica 28,6 g, que é o dobro de 14,3 g e produziria 20 g de Fe. A afirmativa é Falsa.
  Armadilha da banca: Esta afirmativa tenta confundir o aluno ao apresentar um valor que é o dobro do correto, testando a precisão do cálculo anterior. Se o aluno errou o cálculo da primeira afirmativa, poderia se confundir aqui.

• (F) Na redução de 2mol de $Fe_2O_3$, são produzidos 44g de $CO_2$.
  Pela equação balanceada, 1 mol de $Fe_2O_3$ produz 3 mol de $CO_2$.
  Portanto, 2 mol de $Fe_2O_3$ produziriam $2 \times 3 = 6$ mol de $CO_2$.
  A massa de 6 mol de $CO_2$ é $6\,mol \times 44\,g/mol = 264\,g$.
  A afirmativa diz que são produzidos 44 g de $CO_2$, que corresponde a apenas 1 mol de $CO_2$. A afirmativa é Falsa.

A sequência correta das afirmativas é V – F – F.

(A) Correta: A sequência V – F – F corresponde à análise das afirmativas.
(B) Incorreta: A sequência de valores verdadeiros/falsos não corresponde à análise.
(C) Incorreta: A sequência de valores verdadeiros/falsos não corresponde à análise.
(D) Incorreta: A sequência de valores verdadeiros/falsos não corresponde à análise.
(E) Incorreta: A sequência de valores verdadeiros/falsos não corresponde à análise.