(Mackenzie 2018)
O manganês utilizado na indústria siderúrgica na fabricação de ferroligas é obtido em um processo, cujo rendimento global apresenta 60%, no qual a pirolusita (MnO2), com pureza de 43,5%, é tratada com carvão coque e ar atmosférico, formando o monóxido de manganês. Em uma segunda etapa, o manganês contido no monóxido continua sendo reduzido, formando, por fim, o manganês metálico, de acordo com as equações abaixo:
Considerando as informações anteriores, como também as duas etapas do processo, afirma-se que a massa de manganês formada, a partir de 8 toneladas de pirolusita, é igual a
Dados: massas molares (g/mol) O = 16 e Mn = 55
Quando formos trabalhar com equações a primeira coisa que temos que fazer é balanceá-las.
Nós temos 2 reações em sequência, vamos começar analisando a primeira
Para as substâncias que não tem o número estequiométrico nós consideramos 1 mol
No lado esquerdo nós temos 1 MnO2, se em 1 molécula há 1 átomo de Mn, então em 1 mol de óxido temos 1 mol de Mn.
Simples não?!
E como são 2 átomos de O, em 1 mol temos 2 mols de O.
1 mol de C
mais 1/2 mol de O2, como são 2 átomos na molécula de oxigênio em 1/2 mol temos 1 de O, com os 2 que calculamos antes ficamos com 3 mols
Resumindo, no lado esquerdo
\(
\begin{cases}
1\; mol\; de\; Mn \\
\\
3\; mols\; de\; O \\
\\
1\; mol\; de\; C
\end{cases}
\)
No lado direito temos 1 mol de Mn
3 de O
e 1 de C
As quantidades de C, O e Mn são iguais em ambos os lados
Lado esquerdo
\(
\begin{cases}
1\; mol\; de\; Mn \\
\\
3\; mols\; de\; O \\
\\
1\; mol\; de\; C
\end{cases}
\)
Lado direito
\(
\begin{cases}
1\; mol\; de\; Mn \\
\\
3\; mols\; de\; O \\
\\
1\; mol\; de\; C
\end{cases}
\)
Aplicando o mesmo raciocínio para a segunda equação temos ela balanceada
(ela já estava balanceada, por isso não precisamos alterar nada)
O próximo passo quando trabalhamos com reações em cadeia é montar a equação global.
Primeiro nós identificamos a substância comum nos produtos da 1ª reação e nos reagentes da 2ª
depois nós temos que igualar as quantidades de MnO, basta multiplicar todos os coeficientes da 1ª equação por 2
eliminamos ela
e por fim somamos as duas
2 mols de pirolusita formam 1 de manganês
Nós sabemos que 1 mol de MnO2 tem 1 mol de Mn e sabemos também que 1 mol de manganês tem 55 g.
E 2 mols de O cada um com 16 g totalizando 32 g.
Somando tudo dá 87 g. Isto para 1 mol, 2 tem 174 g.
Ou seja 174 g de MnO2 produzem 110 g de manganês
sendo assim 8 toneladas de pirolusita fornecem …
porém ela tem 43,5% de pureza e a reação tem rendimento de 60%, basta multiplicarmos as 8 toneladas por 0,435 e 0,6