31 (Faap-SP) Na reação da pirita com oxigênio do ar formam-se 22,4 litros de \mathrm{SO}_{2} medidos a CNTP. A massa de pirita necessária será:
4 \mathrm{FeS}+11 \mathrm{O}_{2} \rightarrow 2 \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}+8 \mathrm{SO}_{2}
(Dados: massas atômicas -\mathrm{Fe}=56 ; \mathrm{O}=16 ; \mathrm{S}=32; volume molar nas \mathrm{CNTP}=22,4 \mathrm{~L} / \mathrm{mol}.)
a) 120 g
b) 90 g
c) 60 g
d) 150 g
e) 30 g

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • Determinar a massa de pirita necessária para formar 22{,}4\\ \text{L} de \mathrm{SO}_{2} medidos a CNTP.
Informações dadas (peguei diretamente do enunciado):
  • Equação balanceada da reação (para a pirita, cuja fórmula é \mathrm{FeS}_{2}):
4\\ \mathrm{FeS}_{2}+11\\ \mathrm{O}_{2}\rightarrow 2\\ \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}+8\\ \mathrm{SO}_{2}
  • Massas atômicas: \mathrm{Fe}=56, \mathrm{S}=32, \mathrm{O}=16.
  • Volume molar nas CNTP: 22{,}4\\ \text{L/mol}.
Observação: a pirita é o mineral \mathrm{FeS}_{2}; por isso usaremos \mathrm{FeS}_{2} na estequiometria.

Passo 2

Conceito importante — mol e volume molar a CNTP:
  • A ideia de mol: 1 mol de qualquer substância contém o mesmo número de partículas (Avogadro), e a massa molar (g/mol) nos dá quantos gramas correspondem a 1 mol.
  • A 0 °C e 1 atm (CNTP), 1 mol de um gás ideal ocupa 22{,}4\\ \text{L}.
Converter o volume de \mathrm{SO}_{2} dado para número de mols:
\text{mols de }\mathrm{SO}_{2}=\frac{22{,}4\\ \text{L}}{22{,}4\\ \text{L/mol}}=1\\ \text{mol}.

Passo 3

Entender a estequiometria da reação:
  • A equação balanceada nos diz que 4 mol de \mathrm{FeS}_{2} produzem 8 mol de \mathrm{SO}_{2}.
  • Logo a razão entre \mathrm{FeS}_{2} e \mathrm{SO}_{2} é
\frac{4\\ \text{mol }\mathrm{FeS}_{2}}{8\\ \text{mol }\mathrm{SO}_{2}}=\frac{1}{2}.
Isto significa que 1 mol de \mathrm{FeS}_{2} gera 2 mol de \mathrm{SO}_{2}, ou invertendo:
\text{mols de }\mathrm{FeS}_{2}=\frac{1}{2}\times\text{mols de }\mathrm{SO}_{2}.
Como precisamos formar 1 mol de \mathrm{SO}_{2},
\text{mols de }\mathrm{FeS}_{2}=\frac{1}{2}\times 1 =0{,}5\\ \text{mol}.

Passo 4

Calcular a massa necessária de \mathrm{FeS}_{2}:
  • Primeiro a massa molar de \mathrm{FeS}_{2}:
M(\mathrm{FeS}_{2})=M(\mathrm{Fe})+2M(\mathrm{S})=56+2\cdot 32=56+64=120\\ \text{g/mol}.
  • Massa necessária = (mols de \mathrm{FeS}_{2}) \times (massa molar):
m=0{,}5\\ \text{mol}\times 120\\ \text{g/mol}=60\\ \text{g}.

Passo 5

Verificação final com as alternativas: 60\\ \text{g} corresponde à alternativa (c).

Resposta

c) 60\\ \text{g}

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