Questão 3. A reação da térmite é uma das mais espetaculares reações do alumínio ( Al ) com óxido de ferro III ( \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3} ), na qual são formados ferro metálico ( Fe ) e óxido de alumínio ( \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3} ). A reação libera tanto calor que o ferro se forma em estado líquido ( \mathrm{Fe}_{(\mathrm{I})} ). Qual é a massa, em gramas, de óxido de ferro III ( \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3} ) que precisa ser usada em cada solda para produção de 86,0 g de Fe? VALOR 2,0 PONTOS
2 \mathrm{Al}_{(\mathrm{s})}+\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3(\mathrm{~s})} \rightarrow \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3(\mathrm{~s})}+2 \mathrm{Fe}_{(\mathrm{l})}
Elemento (Símbolo) Dados
Número atômico Massa molar
Oxigênio (O) 8 16 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}
Alumínio (Al) 13 27 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}
Ferro (Fe) 26 56 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}

Passo 1

O enunciado dá a reação
2\,\mathrm{Al}_{(\mathrm{s})} + \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3(\mathrm{s})} \longrightarrow \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3(\mathrm{s})} + 2\,\mathrm{Fe}_{(\ell)}
e pede a massa de \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3} necessária para obter 86,0,g de ferro metálico. Vamos usar estequiometria: converter massa de Fe em mols, usar a proporção molar da reação e depois converter os mols de \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3} em massa.

Passo 2

Calcular os mols de ferro produzidos:
n(\mathrm{Fe}) = \frac{m(\mathrm{Fe})}{M(\mathrm{Fe})} = \frac{86,0\\ \mathrm{g}}{56\\ \mathrm{g/mol}} =1{,}5357\\ \mathrm{mol}.

Passo 3

Aplicar a relação molar da reação: para cada 1 mol de \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3} formam-se 2 mol de Fe. Logo
n(\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}) = \frac{n(\mathrm{Fe})}{2} = \frac{1{,}5357}{2} =0{,}7679\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Calcular a massa molar de \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}:
M(\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}) = 2\times56 + 3\times16 = 112 + 48 = 160\\ \mathrm{g/mol}.

Passo 5

Converter os mols de \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3} em massa:
m(\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}) = n(\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}) \times M(\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}) =0{,}7679\\ \mathrm{mol}\times160\\ \mathrm{g/mol} =122{,}9\\ \mathrm{g}.

Resposta

A massa de óxido de ferro III necessária é de aproximadamente 123\\ \mathrm{g}.

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