A produção industrial do ácido sulfúrico é realizada a partir do enxofre, extraído de jazidas localizadas…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A produção industrial do ácido sulfúrico é realizada a partir do enxofre, extraído de jazidas localizadas normalmente em zonas vulcânicas. O enxofre extraído é queimado ao ar atmosférico produzindo o anidrido sulfuroso (etapa I). Após essa reação, o anidrido sulfuroso é oxidado a anidrido sulfúrico, em alta temperatura e presença de um catalisador adequado (etapa II). Em seguida, o anidrido sulfúrico é borbulhado em água, formando o ácido sulfúrico (etapa III). As reações referentes a cada uma das etapas do processo encontram-se abaixo equacionadas: Etapa I. S(s) + O2(g) ? SO2(g) Etapa II. 2 SO2(g) + O2(g) ? 2 SO3(g) Etapa III. SO3(g) + H2O(l) ? H2SO4(l) Desse modo, ao serem extraídos 200,0 kg de enxofre com 80% de pureza de uma jazida, considerando-se que o rendimento global do processo seja de 90%, a massa máxima de ácido sulfúrico que pode ser produzida será de Dados: massas molares (g/mol): H = 1, O = 16 e S = 32. (Mackenzie 2013)
- A) 612,5 kg.
- B) 551,2 kg.
- C) 490,0 kg.
- D) 441,0 kg.
- E) 200,0 kg.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule a massa de enxofre puro. Pureza de 80% sobre 200,0 kg resulta em 200,0 x 0,80 = 160 kg de S. Passo 2: Observe a sequência das etapas. Cada átomo de enxofre gera SO2, depois SO3 e por fim H2SO4, então a proporção é 1 mol de S para 1 mol de H2SO4. Passo 3: Calcule a massa molar do ácido sulfúrico. H2SO4 = 2 x 1 + 32 + 4 x 16 = 98 g/mol. Passo 4: Calcule a quantidade de matéria de enxofre. 160 kg / 32 g/mol = 5 kmol de S. Passo 5: Pela proporção 1:1, 5 kmol de S produzem 5 kmol de H2SO4, o que equivale a 5 x 98 = 490 kg, valor teórico máximo. Passo 6: Aplique o rendimento global de 90%. 490 x 0,90 = 441 kg, que é a massa máxima real produzida. Alternativa D correta. Em cada caso, a alternativa A é incorreta porque divide a massa pela pureza em vez de multiplicar. A alternativa B é incorreta porque aplica o rendimento sobre o valor errado obtido ao dividir pela pureza. A alternativa C é incorreta porque ignora o rendimento de 90%. A alternativa E é incorreta porque supõe que a massa do produto é igual à massa do enxofre inicial, desconsiderando a estequiometria e a massa molar.
💡 Dica: Calcule a massa de ácido sulfúrico considerando pureza, rendimento e estequiometria das reações.
Alternativa por alternativa
O aluno dividiu a massa de H2SO4 teórica pela pureza (490 / 0,80 = 612,5) em vez de multiplicar, tratando a pureza como se aumentasse a massa disponível.
O aluno cometeu o mesmo erro de dividir pela pureza, obtendo 612,5 kg, e depois aplicou corretamente o rendimento de 90%, chegando a 551,2 kg.
O aluno calculou corretamente a massa teórica de 490 kg, mas ignorou o rendimento global de 90% informado no enunciado.
CORRETA. Considera corretamente a pureza do enxofre, a estequiometria das reações e o rendimento global do processo.
O aluno supôs que a massa de ácido sulfúrico seria igual à massa de enxofre extraída, sem considerar a pureza, a estequiometria e as massas molares.
Raio-X da questão
estequiometria e rendimento industrial
avaliacao
massa molar e mol · reação química e estequiometria
revisar cálculo estequiométrico e rendimento de reações químicas
não considerar a pureza do enxofre ou o rendimento global do processo ao calcular a massa final do ácido sulfúrico.
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