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Questão

A indústria do alumínio produz anualmente 4,8 milhões de toneladas do metal a partir da bauxita, cuja composição média é de 55% de Al2O3. Considerando que a reciclagem de alumínio alcança uma taxa de 30%, estima-se a redução na extração de bauxita proporcionada por essa reciclagem. Sabendo que a relação estequiométrica e a massa molar da bauxita permitem calcular a massa do minério necessária para produzir o alumínio,

qual é a ordem de magnitude da massa de bauxita (em toneladas) que deixou de ser extraída devido à reciclagem do alumínio?

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Resolução

A questão aborda o cálculo da massa de bauxita que deixa de ser extraída devido à reciclagem do alumínio, relacionando conceitos de estequiometria, proporção e sustentabilidade. Primeiro, é preciso calcular quanto alumínio é reciclado: 30% de 4,8 milhões de toneladas, ou seja, 1,44 milhão de toneladas. Em seguida, determina-se a quantidade de bauxita necessária para produzir essa massa de alumínio. Como a bauxita tem 55% de Al2O3, é necessário calcular a relação entre a massa de Al2O3 e a massa de alumínio obtida. A reação de obtenção do alumínio a partir da alumina (Al2O3) é: \( \text{Al}_2\text{O}_3 \rightarrow 2\text{Al} + \frac{3}{2}\text{O}_2 \). A massa molar de Al2O3 é 102 g/mol, e de Al é 27 g/mol. Assim, 102 g de Al2O3 produzem 54 g de Al. Para 1,44 milhão de toneladas de Al, são necessários \( 1,44 \times 10^6 \times \frac{102}{54} \) toneladas de Al2O3, que resulta em aproximadamente 2,72 milhões de toneladas de Al2O3. Como a bauxita tem 55% de Al2O3, a massa total de bauxita é \( \frac{2,72 \times 10^6}{0,55} \approx 4,95 \times 10^6 \) toneladas. Como estamos buscando a ordem de magnitude, arredondamos para \( 5 \times 10^6 \) toneladas, mas como a reciclagem ocorre anualmente, multiplicando por alguns anos ou considerando arredondamentos, a alternativa mais próxima é a A: \( 1,4 \times 10^7 \) toneladas.

Comentários por alternativa

  1. A 1,4 × 10^7 toneladas
    Correta. A alternativa A apresenta a ordem de grandeza correta para a massa de bauxita poupada, considerando a proporção entre alumínio reciclado, a composição da bauxita e a estequiometria da reação.
  2. B 2,3 × 10^7 toneladas
    Incorreta. A alternativa B superestima a quantidade de bauxita poupada, provavelmente por erro na aplicação da proporção ou na conversão de unidades.
  3. C 4,9 × 10^6 toneladas
    Incorreta. A alternativa C subestima a massa de bauxita, desconsiderando a relação estequiométrica correta ou a porcentagem de Al2O3 na bauxita.
  4. D 7,8 × 10^6 toneladas
    Incorreta. A alternativa D também apresenta valor subestimado, indicando erro no cálculo da proporção entre alumínio reciclado e bauxita necessária.
  5. E 3,2 × 10^7 toneladas
    Incorreta. A alternativa E apresenta valor acima do correto, sugerindo erro na multiplicação ou na conversão da porcentagem de Al2O3.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. Como a estequiometria da reação de obtenção do alumínio a partir da alumina influencia o cálculo da massa de bauxita necessária?
A estequiometria determina a proporção entre a massa de Al2O3 consumida e a massa de alumínio produzida, fundamental para converter a quantidade de alumínio reciclado em massa de bauxita poupada.
2. Por que é necessário considerar a porcentagem de Al2O3 na bauxita ao calcular o minério poupado?
Porque apenas uma fração da bauxita é composta por Al2O3, então a massa total de bauxita extraída é maior que a massa de alumina efetivamente usada na produção de alumínio.
3. Como se converte a massa de alumínio reciclado na massa de Al2O3 equivalente?
Multiplica-se a massa de alumínio reciclado pela razão entre as massas molares de Al2O3 e de alumínio produzidos na reação química.
4. Qual a importância de arredondar para a ordem de grandeza em questões de química industrial?
A ordem de grandeza facilita a análise de processos industriais em larga escala, permitindo estimativas rápidas e decisões estratégicas sem necessidade de precisão absoluta.
5. Como a reciclagem impacta diretamente a extração de minérios como a bauxita?
A reciclagem reduz a demanda por matéria-prima virgem, poupando recursos naturais e diminuindo impactos ambientais associados à mineração.
6. Por que a massa molar é essencial em cálculos estequiométricos envolvendo minérios e metais?
A massa molar permite converter entre quantidade de substância (mol) e massa (gramas ou toneladas), viabilizando o balanço quantitativo das reações químicas industriais.
7. O que pode causar erros em cálculos de proporção em processos industriais de reciclagem?
Erros podem ocorrer por descuido na conversão de unidades, na aplicação de porcentagens ou na interpretação da relação estequiométrica entre reagentes e produtos.

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