O tetróxido de triferro, conhecido como magnetita, material que forma o ímã natural, presente na areia de algumas praias, em bactérias, abelhas, cupins, pombos e até em seres humanos, pode ser obtido, pelo menos teoricamente, pela seguinte reação:
Ferro sólido + água tetróxido de triferro + hidrogênio.
Fe+H2 O Fe2 O4+H2
Considerando essa reação, assinale a opção que completa corretamente as lacunas do seguinte enunciado:
Quando reagirem 32,6 g de Fe com 20 g de água, serão produzidos mol de tetróxido de triferro e o reagente limitante será $$.
a) 0,1; água
b) 0,2 ; água
c) 0,1 ; ferro
d) 0,2 ; ferro

Passo 1

Beleza, vamos de estequiometria! A questão é de Química (reação química), mais especificamente cálculo de reagente limitante e rendimento teórico. Temos a reação que forma o tetróxido de triferro (magnetita):
3,Fe + 4,H2O ;longrightarrow; Fe3O4 + 4,H2
Recebemos 32,6 g de Fe e 20 g de H₂O. Queremos saber quantos mol de Fe₃O₄ saem e qual reagente limita. Para resolver a gente vai:
1) Balancear a equação (já fizemos).
2) Calcular moles de cada reagente.
3) Comparar com a proporção estequiométrica para achar o limitante.
4) Calcular moles de produto formado.

Passo 2

Calcular moles de cada reagente usando n = mM
– Fe: massa molar MFeapprox55,85 g/mol
n(Fe) = 32,655,85approx0,583 mol
– H₂O: massa molar MH2Oapprox18,02 g/mol
n(H2O) = 2018,02approx1,110 mol

Passo 3

Na reação balanceada:
3,Fe + 4,H2Oto Fe3O4 + 4,H2
para cada 3 mol de Fe precisamos de 4 mol de H₂O. Vamos ver quem acaba primeiro:
  • Razão Fe: n(Fe)3 = 0,5833approx0,1943
  • Razão H₂O: n(H2O)4 = 1,1104approx0,2775
    Quem der o menor valor é o limitante. Aqui o menor é 0,1943 (Fe), logo o ferro é quem limita.

Passo 4

A quantidade de Fe₃O₄ formada (mol) vem dessa mesma razão (produto por coeficiente):
n(Fe3O4) = n(Fe)3 = 0,1943 mol
Arredondando a uma casa deci­mal razoável, dá 0,2 mol de Fe3O4.

Resposta

Serão produzidos 0,2 mol de tetróxido de triferro e o reagente limitante é o ferro.

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