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:
$$Fe2O{3(s)} + 3 CO{(g)} \rightarrow 2 Fe{(s)} + 3 CO_{2(g)}$$

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

• 1 mol de $Fe2O3$ reage com 3 mols de $CO$.
• 1 mol de $Fe2O3$ produz 2 mols de $Fe$.

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

Temos um ponto de partida de 4 mols de $Fe2O3$.

1. Relação entre $Fe2O3$ e Fe:
   $$1 \text{ mol } Fe2O3 \Rightarrow 2 \text{ mol } Fe$$
   $$4 \text{ mol } Fe2O3 \Rightarrow x \text{ mol } Fe$$
   $$x = 4 \times 2 = 8 \text{ mol de } Fe$$
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 $Fe2O3$ e CO:
   $$1 \text{ mol } Fe2O3 \Rightarrow 3 \text{ mol } CO$$
   $$4 \text{ mol } Fe2O3 \Rightarrow y \text{ mol } CO$$
   $$y = 4 \times 3 = 12 \text{ mol de } CO$$
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