Sobre o tema
A produção de aço envolve reações de oxirredução para transformar minério de ferro em ferro-gusa e, posteriormente, em aço doce. A etapa crucial é a descarbonetação, onde o excesso de carbono do ferro-gusa é oxidado por oxigênio puro, gerando gás carbônico. Este processo ilustra a aplicação da estequiometria em contextos industriais, permitindo calcular a massa de CO₂ produzida a partir da redução do teor de carbono. Compreender esse cálculo é fundamental para engenharia química e metalurgia, além de possuir implicações ambientais, já que o CO₂ é um gás de efeito estufa. A questão explora a relação entre massas e proporções químicas, exigindo o domínio de conversões de unidades e razões molares.
Tópicos relacionados
- Estequiometria em processos industriais
- Oxidação do carbono na produção de aço
- Cálculo de massa de CO₂ a partir de carbono
- Composição do ferro-gusa e aço doce
- Reações de oxirredução na siderurgia
Enunciado
A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxirredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferro-gusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol.
LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blucher, 1999 (adaptado).
Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de
Alternativas
- A)
28.
- B)
75.
- C)
175.
- D)
275.
- E)
303.
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Perguntas frequentes
Como ocorre a descarbonetação do ferro-gusa?
A descarbonetação é a remoção do excesso de carbono do ferro-gusa através da oxidação com oxigênio puro, formando gás carbônico e reduzindo o teor de carbono para produzir aço.
Qual a importância do cálculo estequiométrico na siderurgia?
O cálculo estequiométrico permite determinar a quantidade exata de reagentes e produtos, otimizando o processo, reduzindo custos e controlando a emissão de gases como CO₂.
Por que o teor de carbono no aço é menor que no ferro-gusa?
O teor de carbono é reduzido para melhorar as propriedades mecânicas do aço, como dureza e maleabilidade. O ferro-gusa é quebradiço devido ao alto teor de carbono.