resposta: O Ferro (Fe) é o 4º elemento mais abundante na crosta terrestre, porém não é encontrado isolado

na natureza, podendo ser extraído de minérios como a hematita (Fe2

O3

), magnetita (Fe3

O4

), pirita

(FeS2

), siderita (FeCO3

) e limonita (Fe2

O3

.H2

O).

O processo mais empregado para a produção do ferro é o alto forno, no qual é usado o carvão coque,

rico em carbono(C). A queima desse carvão tem a função de fornecer energia para a transformação

e interagir com o oxigênio(O2

) para formação de monóxido de carbono(CO), representada na reação:

2 C(s) + O2(g) → 2 CO(g) + energia

O monóxido de carbono formado reage com o óxido de ferro (FeO) formando o ferro metálico:

FeO(s) + CO(g) + energia → Fe(l) + CO2(g)

Nessa produção ,adiciona-se também o calcário (CaCO3 ), que devido ao calor do alto forno,

decompõe-se em óxido de cálcio(CaO ) e gás carbônico(CO2 ):

CaCO3(s) + energia → CaO(s) + CO2(g)

O óxido de cálcio (CaO) interage com as impurezas do minério, como dióxido de silício (SiO2 ),

formando a escória (CaSiO3 ), que é separada do ferro gusa ou ferro de primeira fusão. A escória

é utilizada pela indústria para a fabricação de cimento. Mesmo após esse processo, o ferro gusa

apresenta alguns contaminantes, como traços de carbono (C), silício (Si) e fósforo (P), essa com-

posição torna o ferro quebradiço.

O ferro gusa é levado para a aciaria, que é uma unidade da siderúrgica, na qual ocorre a transfor-

mação de ferro gusa em aço, através da retirada das impurezas e adição de outros compostos,

como o níquel (Ni), cromo (Cr), molibdênio (Mo) e manganês (Mn), produzindo diversos tipos de

aços com características bem distintas.

a) Destaque as matérias-primas que

são utilizadas na produção. Es-

creva o nome e a fórmula.

Minério de ferro(hematita): Fe2

O3

Carvão mineral/carvão vegetal: C

Calcário (carbonato de cálcio): CaCO3

b) Escreva as transformações quí-

micas envolvidas no processo.

Destaque os reagentes e os pro-

dutos e classifique as reações

(endotérmicas ou exotérmicas).

Formação do ferro gusa:

I) 2 C + O2 → 2 CO + energia (reação exotérmica)

Reagentes: carvão mineral e gás oxigênio (O2 );

Produto: monóxido de carbono (CO).

II) Fe2

O3

+ 3 CO + energia → 2 Fe + 3 CO2

(reação

endotérmica)

Reagentes: hematita (óxido de ferro III) -Fe2

O3

e monóxido

de carbono (CO);

Produtos: ferro gusa (Fe) e gás carbônico (CO2 ).

Formação da escória:

I) CaCO3(s) + energia → CaO (s) + CO2(g) (reação

endotérmica)

Reagente: calcário (carbonato de cálcio)-CaCO3

;

Produtos: óxido de cálcio (CaO); gás carbônico: CO2

.

II) CaO(s) + SiO2(s) → CaSiO 3(s) + energia (reação

exotérmica).

Reagentes: óxido de cálcio (CaO); dióxido de silício (SiO2 ).

Produto: escória – CaSiO3

c) Qual a função do carvão e do cal-

cário nesse processo?

A função do carvão no processo é de liberar energia

térmica (temperatura em torno de 1500ºC), durante a

sua queima, para fundir o minério e produzir o monóxido

de carbono (CO), que irá reagir com o minério de ferro e

formar o ferro-gusa.

O calcário possui a função de retirar as impurezas do

minério como a sílica (SiO2 ), formando a escória. Pode ser

usada como matéria-prima para a fabricação de cimento.

d) De acordo com as equações glo-

bais apresentadas, escreva as

massas das substâncias, em gra-

mas, envolvidas no processo.

Dados: C:12 u; O:16 u; Fe:56 u

Si:28 u; Ca:40 u

I) 2 Fe2

O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g) → 4 Fe (s) + 6 CO2(g)

320 g 72 g 96 g 224 g 264 g

II) SiO2(s) + CaCO3(s) → CaSiO 3(s) + CO2(g)

60 g 100 g 116 g 44 g

e) Calcule a quantidade de ferro

gusa produzido a partir de 100

kg de hematita.

2 Fe2

O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g) → 4 Fe(s) + 6 CO2(g)

320 g 224 g

100 kg x

x= 70 kg

Na Átomo; símbolo do elemento químico Sódio

Hidrogênio Átomo; elemento químico Hidrogênio

Água (H2

O) Molécula; substância; fórmula da água: 2 átomos de

Hidrogênio e 1 átomo de Oxigênio

H2

Molécula; substância; fórmula do gás hidrogênio:

2 átomos de Hidrogênio

H Átomo; símbolo do elemento químico Hidrogênio

CH4

+ 2 O2  CO2

+ 2 H2

O + energia

Equação química; reagentes: CH4

e O2

; produtos:

CO2

e H2

O; Reação exotérmica (libera calor)

1 CH4

– 1 molécula da substância gás Metano;

fórmula: 1 átomo de Carbono e 4 átomos de

Hidrogênio;

2 O2

– 2 moléculas da substância gás oxigênio;

fórmula: 2 átomos de oxigênio;

CO2

– 1 molécula da substância gás carbônico;

fórmula: 1 átomo de Carbono e 2 átomos Oxigênios;

2 H2

O – 2 moléculas da substância água; fórmula:

2 átomos de Hidrogênio e 1 átomo de oxigênio.

2 C(s) + H2(g) + energia → C2

H2(g)

Equação química; reagentes: C e H2 ; produto: C2

H2 ;

Reação endotérmica (absorve calor)