- Uma amostra de minério de ferro contém
juntamente com outras substäncias. A reação do minério com CO produz ferro metálico:
d) Mostre que seus cálculos nas partes (b) e (c) são consistentes com a lei da conservação da massa.
Passo 1
O enunciado pede para mostrar que os cálculos das partes (b) e (c) são consistentes com a lei da conservação da massa, usando a reação fornecida. A única informação numérica que o enunciado dá aqui é a equação química:
O que nos é pedido em (d) é checar (mostrar) que a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos — isto é, verificar a conservação da massa — usando os resultados obtidos nas partes (b) e (c). Não foram fornecidos os valores numéricos dessas partes aqui, então vou mostrar o procedimento completo e um cálculo por mol de reação que demonstra a conservação da massa. Também explico como verificar numericamente quaisquer valores que tenham sido obtidos nas partes (b) e (c).
Passo 2
Primeiro balancear a equação (contar átomos e ajustar coeficientes). Contagem rápida:
- Ferro: 2 átomos de Fe no
→ precisa haver átomos de Fe nos produtos. - Carbono e oxigênio: para fechar as contas, o coeficiente adequado para
é .
A equação balanceada é:
Passo 3
Explicação física e estratégia de verificação (pequena aula): a lei da conservação da massa diz que, em uma reação química que ocorre em sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos. Em termos de estequiometria nós verificamos isso calculando as massas molares de cada espécie e multiplicando pelos coeficientes estequiométricos da reação balanceada. Se, para a quantidade estequiométrica (por exemplo, 1 mol da equação escrita), a soma das massas dos reagentes for igual à soma das massas dos produtos, então a equação está coerente com a conservação da massa. Vai dar igualdade numérica porque a reação está balanceada em átomos; a conta das massas mostra isso com números.
Passo 4
Calcular as massas molares (usar massas atômicas usuais; aqui tomo
,
,
). Explico cada passo:
- Massa molar de
:
- Massa molar de
:
- Massa molar de
:
- Massa molar de
:
Passo 5
Calcular a massa total dos reagentes para a quantidade estequiométrica indicada (1 mol de
e
mol de
):
Calcular:
portanto
Passo 6
Calcular a massa total dos produtos para a mesma quantidade estequiométrica (2 mol de
e 3 mol de
):
Calcular:
portanto
Passo 7
Comparação e conclusão numérica: os dois totais coincidem:
Isto demonstra explicitamente, com números, que a equação balanceada respeita a conservação da massa. A igualdade numérica vem do balanceamento em átomos e da definição de massa molar.
Além disso, explico como verificar os resultados das partes (b) e (c) caso elas tenham dado massas específicas:
- Suponha que a parte (b) forneceu a massa produzida de ferro
e a parte (c) forneceu a massa produzida de dióxido de carbono . Para checar conservação da massa faça: - Calcule
(mols de Fe produzidos). - Pela estequiometria,
(cada mol de dá 2 mol de Fe). - Então os mols de
consumidos são . - Calcule as massas consumidas:
e . - Verifique se
permitindo pequenas diferenças por arredondamento. Esse procedimento transforma as massas dadas nas partes (b) e (c) em mols e reconstrói as massas dos reagentes; se a diferença for nula (ou muito pequena por arredondamento) então os cálculos de (b) e (c) são consistentes com conservação da massa. - Calcule
Passo 8
Resumo final e incentivo: portanto, mostrando explicitamente que para 1 mol de
reagindo com
mol de
a massa total à esquerda é igual à massa total à direita (
), provamos que os números esperados nas partes (b) e (c) devem obedecer a essa igualdade. Se você tiver os valores numéricos das partes (b) e (c), aplique o procedimento do Passo 7 e me diga os números que eu confirmo a conta junto com você — vai dar certo, respira e vamos em frente!
Resposta
Para cada
mol de
reagido: