Questão de Química — Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday. — FGV 2026
Química›Eletroquímica: Oxirredução, Potenciais Padrão de Redução, Pilha, Eletrólise e Leis de Faraday.
Código
fg129136
Banca
FGV
Órgão
AMAZUL
Ano
2026
Nível
Superior
Cargo
Engenheiro Químico
Uma das etapas do processo industrial de formação do aço é a obtenção do ferro metálico a partir da hematita, conforme a sequência de reações apresentadas.3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂FeO + CO → Fe + CO2Considerando 1 tonelada de hematita, com 70% de óxido férrico, a quantidade de mols de elétrons envolvidos no processo até a total conversão em ferro metálico é
A6250 mols
B13125 mols
C26250 mols
D18750 mols
E37500 mols
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GabaritoC — 26250 mols
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Oxirredução: cálculo de elétrons na redução do Fe₂O₃
Gabarito: letra C – 26250 mols. A partir de 1 tonelada de hematita com 70% de Fe₂O₃, obtém-se 700 kg de Fe₂O₃ puro. A massa molar do Fe₂O₃ é 160 g/mol, resultando em 4375 mols de Fe₂O₃. Pela sequência de reações, cada Fe₂O₃ é reduzido a Fe metálico com ganho de 6 elétrons (2 Fe³⁺ → 2 Fe⁰, cada um ganhando 3 elétrons). Logo, 4375 × 6 = 26250 mols de elétrons.
A questão exige dois passos principais: (1) determinar a massa real de Fe₂O₃ considerando a pureza de 70%; (2) somar os elétrons envolvidos em toda a sequência, que se reduz a uma equação global: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂, onde cada Fe₂O₃ consome 3 CO, e cada CO perde 2 elétrons (C⁺² → C⁺⁴), totalizando 6 elétrons por mol de Fe₂O₃.
Passo a passo:
Massa de hematita = 1 t = 1000 kg
Massa de Fe₂O₃ = 70% × 1000 kg = 700 kg = 700.000 g
Massa molar do Fe₂O₃ = 2×56 + 3×16 ≈ 112 + 48 = 160 g/mol (valores aproximados; o resultado final independe de pequenas variações)
n(Fe₂O₃) = 700.000 g ÷ 160 g/mol = 4375 mol
Cada Fe₂O₃ produz 2 Fe, e cada Fe reduz de +3 para 0 (ganho de 3 e⁻): total = 2 × 3 = 6 e⁻ por Fe₂O₃
Total de elétrons = 4375 × 6 = 26250 mol
1Massa real de Fe₂O₃1 t × 70% = 700 kg
2Mols de Fe₂O₃700.000 g ÷ 160 g/mol = 4375 mol
3Elétrons por Fe₂O₃2 Fe³⁺ → 2 Fe⁰ = 6 e⁻
4Total de elétrons4375 × 6 = 26250 mol
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Alternativa A — ❌ Incorreta
6250 mols corresponderia a considerar apenas 1 elétron por Fe₂O₃ (ou erro no cálculo da massa ou na pureza).
Alternativa B — ❌ Incorreta
13125 mols é exatamente a metade (6/2 = 3 e⁻), o que ocorreria se fosse considerado apenas um átomo de Fe por Fe₂O₃ (em vez de dois) ou se fosse usada a metade da massa de Fe₂O₃.
Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO
Conforme demonstrado, 26250 mols é o resultado correto.
Alternativa D — ❌ Incorreta
18750 mols equivale a 4375 × 4,28... ou, mais provável, a 3/4 do valor correto (26250 × 3/4 = 19687,5 ≈ 18750?). Na verdade, 26250 × 1/4? Não há proporção clara; provavelmente um erro na contagem de elétrons por reação intermediária.
Alternativa E — ❌ Incorreta
37500 mols seria 4375 × 8,57... ou poderia vir de considerar 8 e⁻ por Fe₂O₃ (por exemplo, supondo redução direta de Fe⁺³ com 2 elétrons? Não faz sentido). É um distrator sem correspondência.
NÃO CAIA NESSA!
A banca testa a compreensão de que a sequência de reações é equivalente a uma redução total com ganho de 6 e⁻ por Fe₂O₃. Cuidado para não calcular apenas a primeira reação (3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄) ou esquecer a pureza do minério.