Questão 77 – ENEM 2013

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

A) 28.

B) 75.

C) 175.

D) 275.

E) 303.

Solução

O objetivo da questão é calcular a massa de gás carbônico (CO₂) formada na produção de aço doce. O gás carbônico é proveniente da combustão (oxidação) do carbono (C) presente no ferro-gusa.

Primeiramente, precisamos calcular a massa de carbono presente no ferro-gusa. Com base na informação de que ele contém cerca de 3,3% de carbono e que o forno recebeu 2,5 toneladas desse material, temos que:

Agora, vamos determinar a massa de carbono presente no aço-doce, que contem 0,3% de C:

Considerando que as 2,5 toneladas de ferro-gusa foram convertidas em aço doce, resultando em uma variação na porcentagem de carbono, podemos concluir que, se inicialmente haviam 82,5 kg de carbono no ferro-gusa e, após a transformação, a quantidade de carbono reduziu para 7,5 kg, 75 kg de carbono foram oxidados e transformados em CO₂.

A reação de oxidação do carbono é dada por: C (s) + O₂ (g) → CO₂ (g)

De acordo com a estequiometria, 1 mol de carbono (12 g/mol) reage com 1 mol de oxigênio para formar 1 mol de dióxido de carbono. Portanto, a massa de CO₂ (44 g/mol) formada pode ser determinada pela seguinte relação:

Alternativa D