Questão 131 do ENEM 2025 comentada
Veja como usar a equação balanceada e o excesso de reagente para calcular a massa de alumínio necessária.
O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio (massa molar = 93 g mol⁻¹), metal utilizado na fabricação de vários tipos de aço: automotivos, estruturais e inoxidáveis. O processo utilizado na produção do nióbio é a redução aluminotérmica de Nb₂O₅ com excesso de 10% de Al (massa molar = 27 g mol⁻¹), em relação à quantidade estequiométrica da reação, representada pela equação química:
3 Nb₂O₅ (s) + 10 Al (s) → 6 Nb (s) + 5 Al₂O₃ (s)
Uma engenheira metalúrgica estimou a massa de alumínio necessária para produzir 9,3 kg de nióbio, nas condições descritas, para a produção de um lote de peças de aço encomendado por uma indústria, considerando um rendimento de 100%.
Disponível em: www.cbmm.com.br. Acesso em: 17 out. 2015 (adaptado).
A massa de alumínio, em quilograma, estimada pela engenheira é mais próxima de
- A2,7 kg.
- B3,0 kg.
- C4,1 kg.
- D4,5 kg.
- E5,0 kg.
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O que a questão cobra
A questão exige relacionar as quantidades de nióbio e alumínio pelos coeficientes da equação química. Também é preciso considerar o excesso de alumínio informado.
Resolução
Primeiro, converta a massa de nióbio em quantidade de matéria usando sua massa molar. Pela equação, 6 mol de Nb são produzidos com 10 mol de Al. Depois, calcule a massa estequiométrica de alumínio e acrescente 10%.
com excesso de 10% de Al (massa molar = 27 g mol⁻¹), em relação à quantidade estequiométrica da reação
Quantidade de Nb: 9 300 g ÷ 93 g/mol = 100 mol.
Quantidade estequiométrica de Al: 100 × 10/6 = 500/3 mol.
Massa estequiométrica de Al: (500/3) × 27 = 4 500 g = 4,5 kg.
Com o excesso de 10%: 4,5 × 1,10 = 4,95 kg.
A massa estimada é, portanto, aproximadamente 5,0 kg. O excesso é aplicado à massa estequiométrica: não basta usar apenas os 4,5 kg calculados pela proporção da equação.
Alternativa por alternativa
- A
2,7 kg é menor que os 4,5 kg necessários pela proporção estequiométrica, antes mesmo de acrescentar o excesso.
- B
3,0 kg também fica abaixo da massa estequiométrica de 4,5 kg.
- C
4,1 kg não alcança os 4,5 kg da quantidade estequiométrica e, portanto, não inclui o excesso de 10%.
- D
4,5 kg corresponde à massa estequiométrica de alumínio, mas não considera o acréscimo de 10% pedido no enunciado.
- E
Correta. Está correta: com o excesso, a massa calculada é 4,95 kg, valor mais próximo de 5,0 kg.
Para lembrarUse os coeficientes da equação balanceada para relacionar os mols e, depois, aplique o excesso à massa estequiométrica.
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