Em um processo experimental de tratamento de resíduos, avalia-se a conversão de ferro metálico em cloreto de…

Questão

Em um processo experimental de tratamento de resíduos, avalia-se a conversão de ferro metálico em cloreto de ferro(III), segundo a equação balanceada 2 Fe + 3 Cl2 -> 2 FeCl3. Dois ensaios recebem 11,2 g de Fe cada. No ensaio A, são usados 10,65 g de Cl2; no ensaio B, 24,85 g de Cl2. Considere as massas molares Fe = 56 g/mol, Cl2 = 71 g/mol e FeCl3 = 162,2 g/mol e suponha que a reação se complete até o consumo do reagente limitante. Comparando os dois ensaios, qual conclusão identifica corretamente o reagente limitante e a massa máxima de FeCl3 formada em cada um?

1. A) No ensaio A, o Cl2 é limitante e formam-se 24,33 g de FeCl3; no ensaio B, o Cl2 também é limitante e formam-se 37,85 g de FeCl3.
2. B) No ensaio A, o Cl2 é limitante e formam-se 8,11 g de FeCl3; no ensaio B, o Cl2 é limitante e formam-se 37,85 g de FeCl3.
3. C) No ensaio A, o Fe é limitante e formam-se 32,44 g de FeCl3; no ensaio B, o Cl2 é limitante e formam-se 48,66 g de FeCl3.
4. D) No ensaio A, o Fe é limitante e formam-se 32,4 g de FeCl3; no ensaio B, o Fe também é limitante e formam-se 32,4 g de FeCl3.
5. E) No ensaio A, o Cl2 é limitante e formam-se 16,2 g de FeCl3; no ensaio B, o Fe é limitante e formam-se 32,4 g de FeCl3.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Calcular os mols de Fe usados nos dois ensaios. Massa molar do Fe = 56 g/mol, logo 11,2 g / 56 = 0,2 mol de Fe em cada ensaio.
2. Calcular a quantidade de Cl2 necessária para consumir todo o Fe. Pela equação 2 Fe + 3 Cl2 -> 2 FeCl3, a proporção é 2 mol de Fe para 3 mol de Cl2. Logo, 0,2 mol de Fe exige 0,3 mol de Cl2.
3. Calcular os mols de Cl2 em cada ensaio. Ensaio A: 10,65 g / 71 g/mol = 0,15 mol de Cl2. Ensaio B: 24,85 g / 71 g/mol = 0,35 mol de Cl2.
4. Identificar o reagente limitante. No ensaio A há só 0,15 mol de Cl2, menos que os 0,3 mol necessários, então o Cl2 é o limitante. No ensaio B há 0,35 mol de Cl2, mais que os 0,3 mol necessários, então sobra Cl2 e o Fe é o limitante.
5. Calcular a massa máxima de FeCl3. Pela proporção 2 FeCl3 : 3 Cl2, 1 mol de Cl2 gera 2/3 mol de FeCl3. No ensaio A: 0,15 x 2/3 = 0,1 mol de FeCl3, ou seja, 0,1 x 162,2 = 16,22 g, aproximadamente 16,2 g. No ensaio B, o Fe limita: 0,2 mol de Fe gera 0,2 mol de FeCl3, ou seja, 0,2 x 162,2 = 32,44 g, aproximadamente 32,4 g.
6. Conclusão. A alternativa E é a única que identifica corretamente o limitante em cada ensaio (Cl2 no A e Fe no B) e as massas de FeCl3 (16,2 g e 32,4 g). O gabarito oficial está correto.
7. Por que as outras estão erradas. A considera o Cl2 limitante no ensaio B, o que é falso porque há Cl2 em excesso. B também erra ao dizer que o Cl2 limita o ensaio B, e seu valor de 8,11 g no ensaio A não corresponde à estequiometria. C inverte o limitante do ensaio A, apontando o Fe, e usa no ensaio B a quantidade de FeCl3 calculada a partir do Cl2 necessário (0,3 mol), e não do disponível. D afirma que o Fe limita os dois ensaios, ignorando que no ensaio A a massa de Cl2 é insuficiente.

💡 Dica: Converta as massas em mol, compare com a proporção 2:3 e calcule o produto pelo limitante.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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