Exercício 10: (Desafio!) Uma liga Ferro-Alumínio contendo 50% em massa de cada elemento reage com ácido sulfúrico
diluído, liberando gás hidrogênio. Qual a massa de hidrogênio que seria obtida pela dissolução de
dessa liga? RESPOSTA:
Dados: Íon ferro (II):
; Íon alumínio:
Dados: Íon ferro (II):
Passo 1
O que o problema pede: calcular a massa de gás hidrogênio que sai quando
de uma liga Ferro–Alumínio (com
em massa de cada elemento) reage com ácido sulfúrico diluído.
Informações dadas e relevantes (peguei estes dados do enunciado):
Informações dadas e relevantes (peguei estes dados do enunciado):
- Composição da liga:
em massa de ferro e em massa de alumínio. - Massa da liga disponível:
. - Íons formados na solução:
e (isto é, o ferro vai para o estado e o alumínio para o estado ). - Massas atômicas fornecidas:
, , . - Observação necessária (não estava explicitada entre os dados): usar-se-á a massa molar do gás hidrogênio como
(assumindo , prática comum em problemas deste nível).
O objetivo final é entregar a massa de
gerada.
Passo 2
Calcular a massa de cada metal presente na amostra de
, usando a composição
–
:
Ótimo — temos
de ferro e
de alumínio para reagir.
Passo 3
Converter essas massas em número de mols usando a relação
(onde
é o número de mols,
a massa em gramas e
a massa molar em
).
Para o ferro:
Para o alumínio:
(Dei as casas extras para não perder precisão nas contas seguintes.)
Passo 4
Determinar quantos mols de
cada mol de metal produz, usando as reações de oxirredução e conservação de elétrons — aqui explico com calma porque é a parte que costuma confundir.
-
Ferro: o ferro passa de
para (formando ), perdendo elétrons: Cada gásé formado por redução de íons : Assim,mol de libera exatamente elétrons que formam mol de . Conclusão: -
Alumínio: o alumínio passa de
para , perdendo elétrons: Para cadaelétrons são reduzidos íons , o que corresponde a mols de (porque elétrons formam mol ). Em termos de equação global há a forma: que mostra quemols de Al produzem mols de . Conclusão:
Resumo prático: cada mol de Fe dá
mol de
; cada mol de Al dá
mol de
.
Passo 5
Calcular o total de mols de
produzidos somando as contribuições de cada metal:
Substituindo os valores:
Passo 6
Converter os mols de
para massa usando
e assumindo
:
Arredondando conforme a precisão dos dados do enunciado (e para coincidir com a resposta fornecida), obtemos
Parabéns — chegamos ao resultado. Lembra: a parte essencial é transformar massas em mols, usar a estequiometria (quantos mols de H2 cada mol de metal produz) e depois voltar a gramas.