(2,0 / 10) Na reação térmita, óxido de ferro(III) é reduzido pelo alumínio para formar ferro fundido: Fe2 O3(s)+2 Al(s) 2 Fe(I)+Al2 O3(s). Se você começar a reação com 10,0 g de Fe2 O3 e 5,00 g de Al, (a) qual massa de Fe pode ser produzida? (b) qual massa do reagente em excesso sobra quando todo o reagente limitante é consumido?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química chamada reação térmita, onde o óxido de ferro(III) reage com alumínio para formar ferro fundido e óxido de alumínio. A equação balanceada dessa reação é:
Fe2 O3(s) + 2 Al(s) 2 Fe(l) + Al2 O3(s)
Nós começamos com 10,0 g de Fe2O3 e 5,00 g de Al. A pergunta é:
(a) Qual massa de Fe pode ser produzida?
(b) Qual massa do reagente em excesso sobra quando todo o reagente limitante é consumido?
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de estequiometria, como cálculos de mols, reagente limitante e massa dos produtos.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de cada reagente que temos. Para isso, precisamos das massas molares de Fe2O3 e Al.
  • Massa molar de Fe2O3:
    2 times 55,85, g/mol (Fe) + 3 times 16,00, g/mol (O) = 111,70 + 48,00 = 159,70, g/mol
  • Massa molar de Al:
    26,98, g/mol
Agora, calculamos os mols:
  • Mols de Fe2O3:
    10,0, g159,70, g/mol approx 0,0626, mol
  • Mols de Al:
    5,00, g26,98, g/mol approx 0,185, mol

Passo 3

Agora, vamos usar a estequiometria da reação para descobrir qual reagente é o limitante. A equação balanceada nos diz que 1 mol de Fe2O3 reage com 2 mols de Al. Então, para os 0,0626 mols de Fe2O3 que temos, precisaríamos de:
0,0626, mol times 2 = 0,125, mol de Al
Mas temos 0,185 mols de Al, que é mais que os 0,125 mols necessários. Isso significa que Fe2O3 é o reagente limitante.

Passo 4

Agora que sabemos que Fe2O3 é o limitante, podemos calcular quantos mols de Fe serão produzidos. Pela equação balanceada, 1 mol de Fe2O3 produz 2 mols de Fe. Então:
0,0626, mol times 2 = 0,125, mol de Fe
Agora, vamos converter os mols de Fe para gramas. A massa molar do Fe é aproximadamente 55,85 g/mol.
0,125, mol times 55,85, g/mol = 6,98, g

Passo 5

Para a parte (b), precisamos encontrar quanto de Al sobra. Inicialmente, tínhamos 0,185 mols de Al e usamos 0,125 mols para reagir com Fe2O3. Então, a quantidade de Al que sobra é:
0,185, mol - 0,125, mol = 0,060, mol
Agora, convertendo isso para gramas:
0,060, mol times 26,98, g/mol approx 1,62, g

Resposta

(a) A massa de Fe produzida é aproximadamente 6,98 g.
(b) A massa de Al que sobra é aproximadamente 1,62 g.

Exercícios relacionados