Questão 46 Unicamp 2021 - 1ª fase - 1º dia - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 46

Estequiometria

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 $H_{2} S$ também é muito prejudicial ao meio ambiente, pois leva à formação de dióxido de enxofre. Um estudo de 2014 sugere que a remoção do $H_{2} S$ 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.

$F e_{2} O_{3} (s) + 3 H_{2} S (g) \to F e_{2} S_{3} (s) + 3 H_{2} O (l)$

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

Referência após as alternativas: 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 $H_{2} S$ que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida.
d)	as quantidades reagiram na proporção estequiométrica da equação química fornecida.

Resolução

A partir da equação balanceada fornecida: $F e_{2} O_{3} (s) + 3 H_{2} S (g) \to F e_{2} S_{3} (s) + 3 H_{2} O (l)$ , temos a proporção em mols entre o óxido de ferro e o sufeto de hidrogênio.

Para a remoção máxima de sulfeto de hidrogênio ( $H_{2} S$ - massa molar 34 g/mol), ou seja 0,716 kg (ou 716 g), podemos calcular a massa de óxido de ferro ( $F e_{2} O_{3}$ - massa molar 160 g/mol) necessária:

$1 m o l F e_{2} O_{3} - - - - 3 m o l s H_{2} S 160 g - - - - 3.34 g x - - - - 716 g x ≅ 1123 g o u 1, 123 k g F e_{2} O_{3}$

Para a remoção máxima de $H_{2} S$ seria necessária uma massa de $F e_{2} O_{3}$ maior do que 1 kg. Assim, pode-se concluir que a quantidade de $H_{2} S$ removida descrita no texto é maior do que a calculada pela estequiometria da reação.

Obs: Também podemos calcular a massa de $H_{2} S$ que reage com 1 kg de $F e_{2} O_{3}$ usando a proporção a partir da equação balanceada:

$1 m o l F e_{2} O_{3} - - - - 3 m o l s H_{2} S 160 g - - - - 3.34 g 1000 g - - - - y y = 673, 5 g o u 0, 6735 k g H_{2} S$

Assim, a massa de $H_{2} S$ que reage é menor que a fornecida do enunciado (0,716 kg).