22- Quando o ferro e vapor d’água reagem em altas temperaturas, a reação vista a seguir ocorre.
(a) Quanto de óxido de ferro
são produzidos a partindo de 250 g de
.
(b) Qual o rendimento percentual desta reação se a partir de 250 g de
são produzidos apenas 225 g de reação
.
(b) Qual o rendimento percentual desta reação se a partir de 250 g de
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pergunta duas coisas:
(a) Quanto de óxido de ferro é produzido a partir de
de
(assumindo reagente em excesso onde necessário);
(b) Qual o rendimento percentual se, partindo de de
, obtêm-se apenas
de
.
(a) Quanto de óxido de ferro
(b) Qual o rendimento percentual se, partindo de
Informações relevantes dadas ou implícitas:
- Massa inicial de ferro:
. - Massa observada do produto (para rendimento):
de . - Equação química balanceada (importante para relações molares entre reagentes e produtos).
A partir daqui vamos calcular a massa teórica de
formada e depois o rendimento percentual.
Passo 2
Conceito importante e como vamos proceder (rapaz, isso é chave na prova): usamos o conceito de mol e massa molar.
- Um mol é uma quantidade de partículas; em cálculo este conceito permite converter massa ↔ quantidade de matéria (mols) usando a massa molar.
- Massa molar
(em ) é a massa de mol de uma substância e, para uma molécula/composto, é a soma das massas molares dos átomos que o compõem.
Vamos precisar das massas atômicas aproximadas (valores tabelados que você deve decorar/consultar rapidamente):
Passo 3
Calculamos a massa molar de
:
Agora substituindo os valores:
Explicação curta: cada fórmula tem 3 átomos de Fe e 4 de O, por isso multiplicamos e somamos.
Passo 4
Convertemos a massa de ferro dada para número de mols. Fórmula usada:
onde
é o número de mols,
a massa em gramas e
a massa molar em
.
Aplicando a
de Fe:
(guardei algumas casas decimais para não perder precisão nos passos seguintes).
Passo 5
Usamos a estequiometria da reação para relacionar mols de
com mols de
. Da equação balanceada:
Logo:
Interpretação: para cada
mols de ferro consumidos forma-se
mol de óxido.
Passo 6
Agora convertemos os mols de
para massa (o que a pergunta (a) pede). Usamos novamente
:
Substituindo:
Interpretação prática: com
de Fe, teoricamente conseguimos
de
(pressupondo excesso do outro reagente).
Passo 7
Sobre arredondamento e apresentação: o enunciado deu
sem mais precisão; em provas costuma-se dar a resposta com 3 algarismos significativos quando pertinente. Aqui podemos apresentar o valor teórico como
(valor calculado) ou arredondado para
. Vou usar
para cálculo do rendimento e depois apresentar um valor arredondado se necessário.
Passo 8
Agora a parte (b): rendimento percentual. Fórmula do rendimento (
):
A massa experimental dada é
. A massa teórica é
. Portanto:
Interpretação: a reação rendeu cerca de
do que seria teoricamente possível — razões para rendimento < 100% incluem perdas, impurezas, reações paralelas etc.
Passo 9
Resumo curto dos cálculos realizados (para você recompor rápido na prova):
- Calcule
. - Converta massa de Fe para mols com
. - Use razão estequiométrica
para achar mols do produto. - Converta mols do produto para massa.
- Para rendimento, aplique
.
Resposta
(a)
(b)
(b)