Esta questão
aborda conceitos relacionados aos cálculos de porcentagem de elementos em substâncias
químicas.
Para resolvê-la
é importante saber as fórmulas químicas dos sais citados. Dessa forma, temos
que:
• Sulfato de
ferro II – O íon sulfato é um íon oxigenado e apresenta fórmula SO42-,
uma vez que o número de oxidação (NOX) do enxofre é máximo, igual a 6+, e o NOX
do oxigênio é igual a 2-. Assim, a soma, considerando os 4 átomos de oxigênio é
igual a 2-, o que indica a carga do íon. De acordo com a nomenclatura, o ferro
possui NOX igual a 2+ (ferro II). Assim, para que haja balanceamento de
cargas e seja formado um composto neutro (soma dos NOX igual a zero), a fórmula
química é igual a FeSO4.
• Sulfato de
ferro III – De acordo com a nomenclatura, o ferro possui NOX igual a 3+ (ferro III).
Assim, para que haja balanceamento de cargas são necessários três sulfatos e
dois ferros (basta realizar o cruzamento de cargas, como o ferro possui nox 3+,
3 é o índice do sulfato, enquanto que 2 é o índice do ferro, pois o sulfato
apresenta NOX 2-). Logo, a fórmula
química desse composto é igual a Fe2(SO4)3.
• Sulfito de
ferro II – O íon sulfito é um íon oxigenado e apresenta fórmula SO32-,
uma vez que o NOX do enxofre é 4+ e o NOX do oxigênio é igual a 2-. Assim, a
soma, considerando os 3 átomos de oxigênio é igual a 2-, o que indica a carga
do íon. De acordo com a nomenclatura, o ferro possui NOX igual a 2+ (ferro II).
Assim, para que haja balanceamento de cargas e seja formado um composto neutro,
a fórmula química é igual a FeSO3.
• Sulfito de
ferro III – De acordo com a nomenclatura, o ferro possui NOX igual a 3+ (ferro III).
Dessa forma, para que haja balanceamento de cargas e seja formado um composto neutro,
a fórmula química desse composto é igual a Fe2(SO3)3.
• Sulfeto ferroso
– No íon sulfeto o enxofre possui NOX 2- e, de acordo com a nomenclatura, o
ferro apresenta NOX igual a 2- (ferroso). Dessa forma, para que seja
formado um composto neutro, a fórmula química desse composto é FeS. Como o
enunciado diz que há oxigênio na composição, esse composto não é a substância “A".
Sabendo as fórmulas
químicas dos compostos, é preciso saber qual deles é formado por 28% de ferro,
24% de enxofre e 48% de oxigênio, em massa. Para isso, é preciso saber as
massas molares dos elementos ferro, enxofre e oxigênio, em g/mol: Fe = 56; S =
32; O = 16.
A massa molar
total (MT) dos compostos pode ser obtida por meio da soma das massas
molares (MM) de cada elemento, de acordo com seus índices (i):
MT =
iFe × MMFe + iS × MMS
+ iO × MMO
Substituindo
os valores das massas molares:
MT = iFe × 56 + iS × 32 + iO × 16
A porcentagem
de cada elemento pode ser calculada por meio da divisão entre a quantidade
desse elemento dividida pela massa total. Assim, para cada elemento, temos que:
% Fe = [(iFe × MMFe)/MT] × 100
% S = [(iS × MMS)/MT] × 100
% O = [(iO × MMO)/MT] × 100
Para
determinar qual o composto que possui a composição do enunciado é preciso escolher
uma porcentagem e testar para ver se confere:
• Sulfato de
ferro II - FeSO4:
MT = iFe × MMFe + iS
× MMS + iO × MMO = 1
× 56 + 1 × 32 + 4 × 16 = 152 g/mol
% Fe = [(iFe
× MMFe)/MT] × 100 = [(1 × 56)/152] × 100] = 37%
Como a
porcentagem de ferro é igual a 28%, esse composto não é a substância “A" e a
alternativa que contém esse composto está incorreta (Letra A).
• Sulfato de ferro III - Fe2(SO4)3:
MT = iFe × MMFe + iS
× MMS + iO × MMO = 2
× 56 + 3 × 32 + 12 × 16 = 400 g/mol
% Fe = [(iFe × MMFe)/MT] × 100 = [(2 × 56)/400] × 100] = 28%
Como a
porcentagem de ferro é igual a 28%, esse é o composto correto (Letra B).
Conferindo a
porcentagem dos outros elementos:
% S = [(iS × MMS)/MT] × 100 = [(3 × 32)/400] × 100] = 24%
% O = [(iO × MMO)/MT] × 100 = [(12 × 16)/400] × 100] = 48%
Portanto, a
substância “A" é o sulfato de ferro III.
Gabarito da Professora: Letra B.