Questão 5140831

• Banca: COMVEST - UNICAMP
• Órgão: UNICAMP
• Ano: 2021
• Provas: COMVEST - UNICAMP - 2021 - UNICAMP - Vestibular - Primeira Fase - Provas E e G - Exatas e Tecnológicas - Humanas e Artes
• Disciplina: Química
• Assuntos: Grandezas: massa, volume, mol, massa molar, constante de Avogadro e Estequiometria.; Representação das transformações químicas

A remoção de sulfeto de hidrogênio presente em amostras de biogás é essencial, já que ele é altamente corrosivo para tubulações metálicas. A queima desse H₂S também é muito prejudicial ao meio ambiente, pois leva à formação de dióxido de enxofre. Um estudo de 2014 sugere que a remoção do H₂S pode ser realizada pelo uso de esponjas de óxido de ferro, que reage com esse gás, mas pode ser regenerado. Segundo o estudo, no dispositivo utilizado, 1,00 kg de óxido de ferro foi capaz de remover entre 0,200 e 0,716 kg de sulfeto de hidrogênio. Considere que apenas a reação abaixo equacionada esteja ocorrendo nessa remoção. 

Fe₂O₃(s) + 3 H₂S(g) → Fe₂S₃(s) + 3 H₂O(l)

A partir desses dados, pode-se afirmar que, na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo, 

Massas molares (g mol^-1): Fe = 56, H = 1, O = 16 e S = 32.

• A. restaram cerca de 33% de óxido de ferro para reagir, tomando por base a estequiometria da equação química fornecida.
• B. restaram cerca de 67% de óxido de ferro para reagir, tomando por base a estequiometria da equação química fornecida.
• C. foi removida uma quantidade maior de H2S que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida.
• D. as quantidades reagiram na proporção estequiométrica da equação química fornecida.

Gabarito: C

Comentários

• Massas molares:

  Pela estequiometria da reação, temos:

  Cada 1 quilograma de Fe2O3 absorveria 637,5g (0,6375kg) de H2S, uma quantidade menor do que aquela removida na condição máxima (0,716kg)

  https://www.indagacao.com.br/2021/01/unicamp-2021-remocao-de-sulfeto-de-hidrogenio-presente-em-amostras-de-biogas-e-essencial.html

• https://www.youtube.com/watch?v=iBoUZkHatAE

• Pela estequiometria da reação, tem-se que 0,716 kg de sulfeto (a remoção máxima pedida no comando da questão) reagem com aproximadamente1,123 kg de óxido de ferro.

  Ora, 1,123 kg é maior que o valor de 1,0 kg mencionado no enunciado. Isso significa que há sulfeto a mais do que a previsão, já que 1,0 kg de óxido deveria reagir com uma quantidade inferior a 0,716 kg.

  Gabarito: (C)

• Esta questão aborda conceitos relacionados à estequiometria de reações.

  
  

  Primeiramente, vamos listar os dados importantes para a resolução dessa questão:

  
  

  - 1 kg de óxido de ferro foi capaz de remover entre 0,200 e 0,716 kg de sulfeto de hidrogênio;

  - Massas molares (g mol^-1): Fe = 56, H = 1, O = 16 e S = 32.

  
  

  De acordo com o enunciado, temos, no processo, a seguinte reação química balanceada:

  
  

  Fe₂O₃(s) + 3 H₂S(g) → Fe₂S₃(s) + 3 H₂O(l)

  
  

  Para saber a quantidade de sulfeto de hidrogênio (H₂S) que reagiu com 1 kg de óxido de ferro (Fe­₂O₃), de acordo com a estequiometria da reação, é preciso converter a informação em número de mols para massa.

  
  

  Para isso, podemos utilizar as massas molares (M) dos compostos. Assim, a partir das massas molares dos elementos, temos que:

  
  

  M (Fe₂O₃) = 2 × M (Fe) + 3 × M (O)

  M (Fe₂O₃) = 2 × 56 + 3 × 16 = 112 + 48 = 160 g/mol

  M (H₂S) = 2 × M (H) + 1 × M (S)

  M (H₂S) = 2 × 1 + 1 × 32 = 2 + 32 = 34 g/mol

  
  

  Como essas massas estão em gramas, podemos converter de kg para g, considerando que 1 kg equivale a 1000 g.

  
  

  Dessa forma, podemos calcular a massa de H₂S que reagiu com 1000 g (1 kg) de Fe₂O₃:

  
  

  1 mol de Fe₂O₃      ^{reage com}    3 mols de H₂S

    160 g de Fe₂O₃    ^{reagem com}   (3 × 34) g de H₂S

  1000 g de Fe₂O₃  --------------       m (H₂S)

  m (H₂S) = (1000 × 3 × 34)/160 = (25 × 3 × 34)/4 = 2550/4 = 637,5 g

  
  

  m (H₂S) = (637,5/1000) kg = 0,637 kg
  

  
  

  Considerando a massa de H₂S removida, analisemos as alternativas:

  
  

  A) Incorreta – Na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo (remoção de 0,716 kg de H₂S), é necessário 100% da massa de 1 kg de óxido de ferro para remover 0,637 kg.

  
  

  B) Incorreta – Conforme explicado no comentário da alternativa A, na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo, é necessário 100% da massa de 1 kg de óxido de ferro para remover 0,637 kg.

  
  

  C) Correta – Na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo foi removida uma quantidade maior de H₂S que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida, pois, de acordo com a estequiometria, 0,637 kg de H₂S seriam removidos a partir de 1 kg de Fe₂O₃.

  
  

  D) Incorreta – Na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo as quantidades não reagiram na proporção estequiométrica da equação química fornecida. Foi removida uma quantidade maior de H₂S que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida.

  
  

  
  

  Gabarito da Professora: Letra C.