A soldagem aluminotérmica de trilhos, desenvolvida no fim do século XIX, utiliza uma mistura de óxido de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A soldagem aluminotérmica de trilhos, desenvolvida no fim do século XIX, utiliza uma mistura de óxido de ferro(III) e alumínio para produzir ferro fundido no local. Para estimar o ajuste de uma carga, uma equipe considera a reação balanceada Fe2O3 + 2 Al -> Al2O3 + 2 Fe. A carga disponível contém 48,0 g de Fe2O3 e 13,5 g de Al. Considere as massas molares Fe2O3 = 160 g/mol e Al = 27,0 g/mol. Qual massa adicional de alumínio deve ser incorporada à carga para que todo o Fe2O3 possa reagir, sem alterar sua quantidade inicial?
- A) Devem ser acrescentados 16,2 g de alumínio.
- B) Devem ser acrescentados 2,70 g de alumínio.
- C) Devem ser acrescentados 5,40 g de alumínio.
- D) Devem ser acrescentados 0,90 g de alumínio.
- E) Devem ser acrescentados 1,35 g de alumínio.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Calcule a quantidade de matéria de Fe2O3 disponível: 48,0 g / 160 g/mol = 0,300 mol.
- Pela equação balanceada, 1 mol de Fe2O3 reage com 2 mols de Al. Logo, 0,300 mol de Fe2O3 exige 2 x 0,300 = 0,600 mol de Al.
- Converta essa quantidade de Al em massa: 0,600 mol x 27,0 g/mol = 16,2 g de Al. Esta é a massa total de alumínio necessária para consumir todo o Fe2O3.
- Subtraia o alumínio já presente na carga: 16,2 g - 13,5 g = 2,70 g. Em mols, isso corresponde a 0,100 mol de Al, que é a diferença entre 0,600 mol exigido e 0,500 mol disponível (13,5 g / 27,0 g/mol).
- Conclusão: devem ser acrescentados 2,70 g de alumínio, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A informa a massa total de Al necessária, esquecendo de descontar o alumínio já existente na carga. C dobra indevidamente a massa faltante, como se a razão estequiométrica fosse aplicada duas vezes. D resulta de um erro de conversão entre mols e gramas ou de uma razão estequiométrica mal aplicada. E corresponde à metade da massa faltante, indicando uma divisão em vez de multiplicação pela razão 2 da equação.
💡 Dica: Calcule os mols de Fe2O3, aplique a proporção 1:2 e desconte o alumínio já disponível.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou corretamente a massa total de Al necessária (16,2 g), mas não descontou os 13,5 g já presentes na carga, confundindo a quantidade total exigida com a quantidade adicional pedida.
Por que engana: Calcular o alumínio total necessário sem subtrair os 13,5 g já disponíveis.
A carga contém 48,0/160 = 0,300 mol de Fe2O3 e 13,5/27,0 = 0,500 mol de Al. O consumo estequiométrico requer 2 mol de Al por mol de Fe2O3, ou 0,600 mol de Al. Faltam 0,100 mol, equivalentes a 2,70 g.
O aluno obteve a massa faltante correta (2,70 g) e depois a multiplicou novamente pelo coeficiente 2 da estequiometria, aplicando a razão duas vezes.
O aluno errou na conversão entre quantidade de matéria e massa ou na aplicação da razão molar, chegando a uma diferença de 0,90 g que não corresponde à quantidade faltante de Al.
O aluno calculou a quantidade faltante de Al corretamente em mols, mas dividiu a massa pela razão 2 em vez de multiplicar, obtendo a metade do valor correto.
Raio-X da questão
Estequiometria: proporção molar entre reagentes.
Determinar a massa a
Balanceamento e leitura de coeficientes em equações químicas. · Conversão entre massa e quantidade de matéria usando massa molar.
Cálculo de massa a partir da quantidade de matéria.
Calcular o alumínio total necessário sem subtrair os 13,5 g já disponíveis.
Tecnologia e processos industriais.
Soldagem aluminotérm
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