A equação balanceada para a redução de minério de ferro para o metal usando CO é: Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g) Qual é a massa máxima de ferro (Fe), em gramas, que pode ser obtida a partir de 4 mol de óxido de ferro III (Fe₂O₃)? Quantas moléculas de CO são necessárias para reagir com essa quantidade de Fe₂O₃? Dados as massas molares: Fe₂O₃: 160 g/mol; CO: 28 g/mol; Fe: 56 g/mol; CO₂: 44 g/mol Constante de Avogadro: 6x10²³ mol⁻¹

Para resolver esta questão de estequiometria, precisamos utilizar as proporções indicadas pela equação química balanceada e os dados fornecidos sobre massas molares e a constante de Avogadro.

Análise da Reação Química

A equação fornecida é:
Fe_2O_{3(s)} + 3 CO_{(g)} \rightarrow 2 Fe_{(s)} + 3 CO_{2(g)}

Isso nos informa as relações estequiométricas (proporções em mol):

• 1 mol de Fe_2O_3 reage com 3 mols de CO.
• 1 mol de Fe_2O_3 produz 2 mols de Fe.

Passo 1: Calcular a massa de Ferro (Fe) obtida

Temos um ponto de partida de 4 mols de $Fe_2O_3$.

1. Relação entre Fe_2O_3 e Fe:
   1 \text{ mol } Fe_2O_3 \Rightarrow 2 \text{ mol } Fe
   4 \text{ mol } Fe_2O_3 \Rightarrow x \text{ mol } Fe
   x = 4 \times 2 = 8 \text{ mol de } Fe
2. Converter mols para gramas:
   Sabendo que a massa molar do ferro (Fe) é 56 g/mol:
   Massa = \text{mols} \times \text{massa molar}
   Massa = 8 \text{ mol} \times 56 \text{ g/mol}
   Massa = 448 \text{ g}

Passo 2: Calcular o número de moléculas de CO necessárias

1. Relação entre Fe_2O_3 e CO:
   1 \text{ mol } Fe_2O_3 \Rightarrow 3 \text{ mol } CO
   4 \text{ mol } Fe_2O_3 \Rightarrow y \text{ mol } CO
   y = 4 \times 3 = 12 \text{ mol de } CO
2. Converter mols para moléculas:
   Utilizando a Constante de Avogadro (N_A = 6 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}):
   \text{Número de moléculas} = \text{mols} \times N_A
   \text{Moléculas} = 12 \times (6 \times 10^{23})
   \text{Moléculas} = 72 \times 10^{23}

Para colocar em notação científica padrão, movemos a vírgula uma casa para a esquerda e aumentamos o expoente em 1:
\text{Moléculas} = 7,2 \times 10^{24}

Conclusão

Comparando nossos resultados com as alternativas:

• Massa de Fe: 448 g
• Moléculas de CO: $7,2 \times 10^{24}$

Esses valores correspondem exatamente à última opção apresentada na imagem.

Alternativa E