A obtenção do ácido sulfúrico (H2SO4), industrialmente, poder ser feita a partir da pirita (FeS2), de acordo com as equações: 4 FeS2 + 11 O2 → 2 F...

Para resolver esse problema, precisamos seguir os seguintes passos: 1. Calcular a quantidade de Fe2O3 produzida a partir de 48 toneladas de pirita e 30 toneladas de O2. 2. Calcular a quantidade de SO3 produzida a partir da quantidade de SO2 produzida na etapa anterior. 3. Calcular a quantidade de H2SO4 produzida a partir da quantidade de SO3 produzida na etapa anterior e considerando o rendimento de 60%. Passo 1: A partir da equação balanceada, sabemos que 4 mol de FeS2 reagem com 11 mol de O2 para produzir 2 mol de Fe2O3 e 8 mol de SO2. Portanto, podemos calcular a quantidade de Fe2O3 produzida a partir de 48 toneladas de pirita e 30 toneladas de O2 da seguinte forma: - Calcular a quantidade de mol de FeS2: 48 toneladas x 1000 kg/tonelada / 119,98 kg/mol = 400,03 mol de FeS2 - Calcular a quantidade de mol de O2: 30 toneladas x 1000 kg/tonelada / 32 kg/mol = 937,5 mol de O2 - Como a proporção de FeS2 para O2 é de 4:11, precisamos verificar qual reagente é limitante. Para isso, dividimos a quantidade de mol de cada reagente pela proporção estequiométrica: 400,03 mol de FeS2 / 4 = 100,01 mol de FeS2 937,5 mol de O2 / 11 = 85,23 mol de O2 O reagente limitante é o FeS2, pois ele é consumido completamente na reação. Portanto, a quantidade de Fe2O3 produzida é: 100,01 mol de FeS2 x 2 mol de Fe2O3 / 4 mol de FeS2 x 159,69 g/mol x 1 tonelada/1000000 g = 0,319 toneladas de Fe2O3 Passo 2: A partir da equação balanceada, sabemos que 2 mol de SO2 reagem com 1 mol de O2 para produzir 2 mol de SO3. Portanto, podemos calcular a quantidade de SO3 produzida a partir da quantidade de SO2 produzida na etapa anterior da seguinte forma: - Calcular a quantidade de mol de SO2 produzida: 100,01 mol de FeS2 x 8 mol de SO2 / 4 mol de FeS2 = 200,02 mol de SO2 - Calcular a quantidade de mol de O2 necessária para reagir com todo o SO2: 200,02 mol de SO2 / 2 = 100,01 mol de O2 - Como temos 85,23 mol de O2 disponíveis, o reagente limitante é o O2. Portanto, a quantidade de SO3 produzida é: 85,23 mol de O2 x 2 mol de SO3 / 1 mol de O2 x 80,06 g/mol x 1 tonelada/1000000 g = 0,0137 toneladas de SO3 Passo 3: A partir da equação balanceada, sabemos que 1 mol de SO3 reage com 1 mol de H2O para produzir 1 mol de H2SO4. Portanto, podemos calcular a quantidade de H2SO4 produzida a partir da quantidade de SO3 produzida na etapa anterior da seguinte forma: - Calcular a quantidade de mol de SO3 produzida: 0,0137 toneladas x 1000000 g/tonelada / 80,06 g/mol = 171,13 mol de SO3 - Considerando um rendimento de 60%, a quantidade de H2SO4 produzida é: 171,13 mol de SO3 x 1 mol de H2SO4 / 1 mol de SO3 x 98,08 g/mol x 1 tonelada/1000000 g x 0,6 = 0,010 toneladas de H2SO4 Portanto, a massa de ácido sulfúrico obtida é de 0,010 toneladas, ou seja, 10 kg.