Quimica Feltre - Vol 1-379-381

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363Capítulo 14 • CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO
A produção do ferro e de suas ligas começou na pré-história (Idade do Ferro) e cresceu muito a partir
de 1750, quando começou a era da industrialização. Atualmente o processo siderúrgico começa, via de
regra, pela produção do gusa, nos chamados altos-fornos, de acordo com o esquema a seguir.
Para melhor compreensão desse esquema, é importante lembrar que um alto-forno funciona
ininterruptamente, durante anos, e também assinalar os seguintes pontos:
a) a carga é levada por caçambas e introduzida na parte superior do alto-forno, e é formada fundamen-
talmente por:
• minério de ferro (em geral, Fe2O3);
• carvão coque: queima (C " O2 CO2 " Calor), produzindo o calor necessário ao funcio-
namento do forno; e produz também o CO (CO2 " C 2 CO), que é o principal redutor do
minério de ferro (acompanhe as reações no esquema anterior);
• fundente: considerando que as impurezas do minério de ferro são, em geral, sílica (SiO2) e silicatos
de difícil fusão, usa-se como fundente o calcário (CaCO3), que provoca a reação:
SiO2 " CaCO3 CaSiO3 " CO2
(o CaSiO3 irá formar a escória, que será retirada pela parte inferior do forno);
Caçamba
Ele
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Coque
Minério de ferro
Calcário
Válvula
Estrutura
de aço
Tijolos
refratários
Tubulação
(ar quente)
Saída da
escória
Saída do
ferro fundido
1.600 °C
1.000 °C
500 °C
200 °C
Carga
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ca
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Reações fundamentais
(nas alturas aproximadas em que
ocorrem no interior do alto-forno)
Gases quentes
Gases
Fe2O3 + CO CO2 + 2 FeO
CO2 + C 2 CO
FeO + CO CO2
CO2 + C 2 CO
C + O2 CO2
Ar
+ Fe
Alto-forno
b) os gases sobem pelo alto-forno e, na saída, ainda contêm uma porcentagem elevada de CO, que os
torna combustíveis, sendo então empregados no preaquecimento do ar que entrará no alto-forno;
c) pela parte inferior, são escoados, a cada 4 ou 5 h, em primeiro lugar a escória (que, depois de resfriada
e solidificada, serve como pedra para pavimentação ou para fabricação do cimento) e, em segundo
lugar, o ferro gusa (que normalmente é purificado para se obter o aço).
Um dos altos-fornos da Companhia
Siderúrgica Nacional (CSN).
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O aço (liga ferro-carbono, como já vimos na página 362) é o produto siderúrgico mais importante e de
maior utilidade no mundo moderno. É obtido pela purificação do gusa, que pode ser feita por vários
processos; atualmente o mais comum é o conversor a oxigênio, no qual um jato de oxigênio queima as
impurezas do gusa, até chegar aos limites adequados ao aço (adiciona-se também um pouco de fundente,
que reagirá com parte das impurezas, formando a escória correspondente). Vemos abaixo um esquema do
conversor a oxigênio.
As características do aço comum dependem fundamentalmente de dois fatores:
• a porcentagem de carbono: aços com teores baixos de carbono são mais maleáveis e dúcteis; aços
com mais carbono são duros e tenazes;
• o tratamento térmico: chamamos de “tratamento térmico” ao aquecimento seguido de resfriamento
do aço, com intensidades e velocidades variáveis; isso altera as propriedades do aço, pois modifica
sua estrutura cristalina.
Dois exemplos de tratamento térmico importantes são:
• a têmpera: é o aquecimento seguido de um resfriamento rápido do aço; com esse tratamento, o
aço fica mais “duro”, porém mais “quebradiço”;
• o recozimento: é o aquecimento seguido de um resfriamento mais lento do aço; com isso, ele fica
mais elástico, porém menos “duro”.
O aço comum é utilizado na forma de:
• chapas (para automóveis, fogões, geladeiras; na construção civil);
• fios (arames, cabos, vergalhões para concreto);
• perfis (trilhos, vigas para construções, em várias formas);
• eixos (para máquinas e veículos).
O aço é também muito utilizado na produção de aços especiais ou aços-liga, que foram menciona-
dos na página 362.
Interior de fundição, vendo-se o
caldeirão despejando metal
derretido num forno.
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Entrada de
oxigênio puro
Lança de
oxigênio
Conversor
Gases que irão passar
por um purificador
Chaminé
Saída do aço purificado
(inclina-se o conversor)
Aço fundido
e escória
Conversor a oxigênio
FRANK & ERNEST ® by Bob Thaves
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365Capítulo 14 • CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO
102 Qual é o nome da metalurgia do ferro e do aço?
103 Qual é a composição do aço comum?
104 Quais são os componentes da “carga” de um alto-forno?
105 Quais são os produtos de um alto-forno?
106 Em que consiste um tratamento térmico do aço? A que ele visa?
107 (UFV-MG) A reação da hematita (fórmula química Fe2O3) com monóxido de carbono
(CO) em alto-forno representa o processo industrial para a obtenção do ferro metálico
(Fe), que, após resfriamento, solidifica-se.
Fe2O3 (s) " CO (g) Fe (s) " CO2 (g)
Qual é a alternativa correta?
a) O monóxido de carbono atua como agente catalisador.
b) Os coeficientes da equação química balanceada são 1, 2, 2, 2.
c) A hematita atua como agente redutor.
d) O átomo de ferro, na hematita, recebeu três elétrons.
e) Esse método de obtenção do ferro é chamado de processo eletrolítico. Amostra de hematita.
108 (Uece) O cloro não é encontrado livre na natureza. Na indústria, ele é obtido pela eletrólise de solução aquosa de
cloreto de sódio.
2 NaCl " 2 H2O 2 NaOH " H2 " Cl2
Forma compostos importantes, tais como o NaClO, usado na purificação e tratamento da água, em piscinas; alvejante
doméstico; fungicida e também com aplicação na medicina.
Para obtenção de 2,84 toneladas de cloro, devem-se utilizar:
a) 1,44 # 105 g de água c) 2,88 toneladas de água
b) 4,68 toneladas de cloreto de sódio d) 2,34 # 106 g de cloreto de sódio
109 (UFMG) Em um creme dental, encontra-se um teor de flúor de 1,9 mg desse elemento por grama de dentifrício. O flúor
adicionado está contido no composto “monofluorfosfato de sódio”, Na2PO3F (massa molar: 144 g/mol). A quantidade de
Na2PO3F utilizada na preparação de 100 g de creme dental é:
a) 0,144 g b) 0,190 g c) 1,44 g d) 1,90 g
110 (Unicamp-SP) Duas amostras de carbono, C, de massas iguais, foram totalmente queimadas separadamente, empregando-
se oxigênio, O2, num dos casos, e ozônio, O3, no outro. Houve sempre combustão completa, produzindo somente CO2.
a) A massa de dióxido de carbono, CO2, que se forma, é a mesma nos dois casos? Justifique sua resposta.
b) São iguais as quantidades, em mols, de O2 e de O3 consumidas nas duas reações? Justifique sua resposta.
111 (Vunesp) Os automóveis modernos estão equipados com airbags (bolsas de ar) para proteger os ocupantes em caso de
colisão. Muitos deles são inflados com nitrogênio, N2, gás liberado na reação muito rápida entre azida de sódio, NaN3, e
o óxido de ferro III, iniciada por centelha elétrica. A equação para a reação é:
6 NaN3 (s) " Fe2O3 (s) 3 Na2O (s) " 2 Fe (s) " 9 N2 (g)
a) Quantos mols de azida de sódio serão necessários para produzir 73,8 litros de nitrogênio (volume do airbag cheio) a
27 °C e 1 atm de pressão?
Dados: 0,082 atm L
mol K
R % #
#
.



b) Nessa mesma temperatura, qual será a pressão interna do airbag após a reação se, durante uma colisão, o mesmo for
comprimido a um terço do seu volume?
112 (Unicamp-SP) Em um recipiente aberto à atmosfera com capacidade volumétrica igual a 2,24 litros, nas condições nor-
mais de temperatura e pressão, colocou-se uma massa de 0,36 g de grafite. Fechou-se o recipiente e, com o auxílio de
uma lente, focalizando a luz solar sobre a grafite, iniciou-sesua reação com o oxigênio presente produzindo apenas gás
carbônico. Assuma que todo o oxigênio presente tenha sido consumido na reação.
a) Escreva a equação química da reação.
b) Qual é a quantidade de gás carbônico formado, em mol?
c) Qual será a pressão dentro do recipiente quando o sistema for resfriado até a temperatura inicial? Justifique.
113 (Vunesp) Uma molécula de hemoglobina, que é uma proteína do sangue, combina-se com quatro moléculas de oxigênio.
A massa de 1,00 g de hemoglobina reage exatamente com 1,53 mL de oxigênio à temperatura do corpo (37 °C) e sob
pressão de 760 mmHg constante universal dos gases% 0,082 atm L
mol K
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.
a) Calcular o número de mols de oxigênio que se combina com a hemoglobina.
b) Calcular a massa molecular da hemoglobina.
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