Em uma indústria siderúrgica, a redução da hematita para a produção de ferro metálico é dada de acordo com a reação: Fe2O3(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) Qual a massa de ferro metálico, em gramas, que pode ser obtida a partir de 30 litros de monóxido de carbono nas CNTP?

Para resolver essa questão, primeiro precisamos balancear a equação química e depois usar os conceitos de estequiometria para encontrar a massa de ferro metálico que pode ser obtida.

1. Balanceamento da Equação:

A equação dada é:

$$\text{Fe}_2\text{O}_3(s) + \text{CO}(g) \rightarrow \text{Fe}(s) + \text{CO}_2(g)$$

Balanceando a equação:

$$\text{Fe}_2\text{O}_3(s) + 3\text{CO}(g) \rightarrow 2\text{Fe}(s) + 3\text{CO}_2(g)$$

1. Cálculo da quantidade de monóxido de carbono (CO):

Nas CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão), 1 mol de qualquer gás ocupa 22,4 litros. Portanto, podemos calcular o número de mols de CO a partir do volume fornecido (30 litros):

$$n_{\text{CO}} = \frac{30 \, \text{litros}}{22,4 \, \text{litros/mol}} = 1,3393 \, \text{mol}$$

1. Relação estequiométrica:

A relação estequiométrica entre CO e Fe na equação balanceada é de 3:2, ou seja, 3 mols de CO produzem 2 mols de Fe.

Portanto, a quantidade de mols de Fe produzida será:

$$n_{\text{Fe}} = \frac{2}{3} \times n_{\text{CO}} = \frac{2}{3} \times 1,3393 \, \text{mol} = 0,8929 \, \text{mol}$$

1. Cálculo da massa de ferro (Fe):

A massa molar do ferro (Fe) é 55,85 g/mol. Então, a massa de ferro produzida será:

$$m_{\text{Fe}} = n_{\text{Fe}} \times M_{\text{Fe}} = 0,8929 \, \text{mol} \times 55,85 \, \text{g/mol} = 49,86 \, \text{g}$$

Portanto, a massa de ferro metálico que pode ser obtida a partir de 30 litros de monóxido de carbono nas CNTP é aproximadamente 49,86 gramas.