Questão 77 do ENEM 2013 comentada
Veja como calcular a massa de gás carbônico formada a partir da redução do teor de carbono no ferro-gusa.
A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxirredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol.
LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blucher, 1999 (adaptado).
Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de
- A28.
- B75.
- C175.
- D275.
- E303.
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O que a questão cobra
A questão cobra o cálculo da massa de carbono removida e a relação estequiométrica entre carbono e gás carbônico. Também exige considerar o teor de carbono restante no aço doce.
Resolução
A massa inicial de ferro-gusa é 2 500 kg. Primeiro, calculamos a massa de ferro, que permanece no aço, e usamos o teor final de carbono para encontrar a massa de carbono que sobra.
“aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante)”
Carbono inicial: 2 500 × 0,033 = 82,5 kg.
Ferro no material: 2 500 − 82,5 = 2 417,5 kg.
Como o aço doce tem 0,3% de carbono, ele tem 99,7% de ferro. Assim, sua massa final é 2 417,5 ÷ 0,997 ≈ 2 424,8 kg, dos quais cerca de 7,3 kg são carbono. Portanto, oxidam-se 82,5 − 7,3 ≈ 75,2 kg de carbono.
Na reação, cada 12 g de carbono formam 44 g de CO₂: 12 + 2 × 16 = 44.
Massa de CO₂: 75,2 × 44 ÷ 12 ≈ 275,8 kg.
Esse resultado se aproxima de 275 kg, valor indicado na alternativa D.
Alternativa por alternativa
- A
28 kg não corresponde à massa calculada de CO₂, que é aproximadamente 275,8 kg.
- B
75 kg é aproximadamente a massa de carbono oxidada, não a massa de CO₂ formada. É preciso incluir a massa do oxigênio que se combina com o carbono.
- C
175 kg não corresponde ao resultado da conversão estequiométrica, que é aproximadamente 275,8 kg de CO₂.
- D
Correta. A oxidação de cerca de 75,2 kg de carbono produz aproximadamente 275,8 kg de CO₂, valor mais próximo de 275 kg.
- E
303 kg é maior que o resultado obtido: aproximadamente 275,8 kg de CO₂.
Para lembrarNa reação C + O₂ → CO₂, 12 g de carbono formam 44 g de gás carbônico.
Resolução escrita com ajuda de IA a partir do gabarito oficial e revisada por um segundo modelo antes de ir ao ar. Achou erro? Avise a gente.
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