(Unicamp 2021) 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 H2S também é muito prejudicial ao meio ambiente, pois leva à formação de dióxido de enxofre. Um estudo de 2014 sugere que a remoção do H2S 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.
Fe2O3(s) + 3 H2S(g) → Fe2S3(s) + 3 H2O(ℓ)
A partir desses dados, pode-se afirmar que, na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo,
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 H2S que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida.
d) as quantidades reagiram na proporção estequiométrica da equação química fornecida.
Massas molares (g mol−1): Fe = 56, H = 1, O = 16 e S = 32.
Utilize a tabela periódica para calcular as massas molares quando necessário.
Resolução
Passo 1: a proporção da equação
Segundo a equação do enunciado, já balanceada, 1 mol de óxido de ferro (Fe2O3) reage com 3 mol de sulfeto de hidrogênio (H2S), formando 1 mol de sulfeto de ferro(III) (Fe2S3) e 3 mol de água (H2O). A proporção é de 1 mol de Fe2O3 para 3 mol de H2S.
Passo 2: as massas molares
A partir das massas molares fornecidas no enunciado, temos, para o óxido de ferro:
Para o sulfeto de hidrogênio:
Passo 3: o máximo de H2S que 1 kg de óxido remove
Se todo o 1 kg (1.000 g) de óxido de ferro reagir, a equação permite remover, no máximo:
Passo 4: as alternativas
a) Falsa. Para sobrar óxido de ferro, a massa de H2S removida teria de ser menor que 0,6375 kg; na remoção máxima do estudo, foi de 0,716 kg.
b) Falsa, pelo mesmo motivo da a.
c) Verdadeira. A equação prevê no máximo 0,6375 kg de H2S, e o estudo removeu 0,716 kg. Uma explicação provável é a regeneração do óxido de ferro, citada no enunciado: regenerado, ele volta a reagir com o gás.
d) Falsa. Na proporção da equação, teriam sido removidos 0,6375 kg, e não 0,716 kg.
Portanto, na remoção máxima, foi removida uma quantidade de H2S (0,716 kg) maior que a prevista pela estequiometria da equação (0,6375 kg).
Gabarito: C