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Boa noite Yasmin, tudo bem? Segue a resolução do exercício.
a) Primeiramente, calculamos quantos mols existem nas massas de minério (Fe2O3) e carvão (C).
Para isso, é só dividirmos as massas dadas pela massa molar, seguindo a fórmula: n=m/M. Aqui, vale só um cuidado: para a massa de Fe2O3, devemos considerar que a pureza do Fe2O3 é de 60%, ou seja, das 2,4 toneladas do minério, apenas 0,6*2,4 = 1,44 toneladas são Fe2O3. Vale lembrar também que 1 ton = 10^6 g. Assim:
n(Fe2O3) = (1,44 * 10^6) / 159,7 = 9,02 * 10^3 mols Fe2O3
n(C) = (0,5 * 10^6) / 12 = 4,16 * 10^4 mols C
Agora, utilizamos a estequiometria da reação. Pela estequiometria da reação, vemos que a proporção de reação entre Fe2O3 e C é de 2:6, ou seja, a quantidade (em mols) de C que reage é a tripla da de Fe2O3.
É fácil perceber então que o reagente limitante é o Fe2O3, reagindo então 9,02 * 10^3 mols Fe2O3 com o triplo dessa quantidade de C, ou seja, 3 * 9,02 * 10^3 = 2,7*10^4 mols C
b) Sabemos que o reagente em excesso é o carvão (C). Logo, é só substrairmos a quantidade que reagiu da total, que teremos o excesso. Em expressão matemática, isso equivale a dizer que: n(excesso)=(4,16-2,17) * 10^4 = 1,99 * 10^4 m(excesso) = n*M = 1,99 * 10^4 * 12,01 = 1,75 * 10^5 g C
c) O rendimento teórico é obtido dividindo-se a quantidade obtida real e a teórica. Sabemos pelo enunciado que deve ser produzido, teoricamente, 1 tonelada de ferro gusa (Fe). Na prática, são produzidos (utilizando a estequiometria reacional),
2 mols Fe2O3 --- 4 mols de Fe n(Fe) = 2 * 9,02 * 10^3 = 1,8* 10^4 mols Fe
m(Fe) = n(Fe) * M = 1,8 * 10^4 * 55,85 = 10^6 g = 1 tonelada
Observe que a quantidade teórica e a prática são iguais, o que equivale a dizer que o rendimento reacional é próximo do 100%.
d) O volume molar é definido como o volume de um dado gás, nas condições estabelecidas (neste caso, CATP), contidos em um mol desse mesmo gás. Assim, basta calcularmos a quantidade de mols de CO2 produzidos, utilizando a estequiometria reacional:
2 mols Fe2O3 --- 6 mols CO2 n(CO2) = 3 * 9,02 * 10^3 = 2,7*10^4
Assim, o volume de CO2 é: 25 * 2,7 * 10^4 = 6,75 * 10^5 L CO2
Espero que tenha ficado mais claro, e qualquer coisa fico a sua disposição.
