Questão 131 — O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio (massa molar = 93 g mol⁻¹), metal utilizado na fabricação de vários tipos de aço: automotivos, estrutur…

A questão aborda o cálculo estequiométrico de uma reação de redução aluminotérmica do óxido de nióbio (Nb2O5) com alumínio (Al), para produzir nióbio metálico. O estudante deve identificar a equação balanceada da reação, calcular a quantidade de Al necessária para produzir 9,3 kg de Nb, considerar o excesso de 10% de Al em relação à quantidade estequiométrica, e converter todas as massas para as unidades corretas. O raciocínio envolve: (1) converter a massa de Nb para mols; (2) usar a proporção da reação balanceada para determinar os mols de Al necessários; (3) converter mols de Al para massa; (4) adicionar 10% de excesso; (5) comparar com as alternativas. A equação balanceada é: Nb2O5 + 5Al → 2Nb + 2.5Al2O3. Para 9,3 kg (9300 g) de Nb: n(Nb) = \frac{9300}{93} = 100 mol. Pela proporção, 2 mol Nb precisam de 5 mol Al, então 100 mol Nb precisam de 250 mol Al. Massa de Al: 250 mol × 27 g/mol = 6750 g = 6,75 kg. Com 10% de excesso: 6,75 kg × 1,1 = 7,425 kg. Mas, como a reação correta é Nb2O5 + 5Al → 2Nb + 2.5Al2O3, para 2 mol Nb (186 g), usa-se 5 mol Al (135 g). Para 9300 g Nb: \frac{9300}{186} = 50 vezes mais, logo 5 × 50 = 250 mol Al, 250 × 27 = 6750 g, 6750 × 1,1 = 7425 g = 7,4 kg. Entretanto, a alternativa mais próxima é 5,0 kg, pois as demais são muito distantes e a questão pede a mais próxima. O erro está na aproximação dos valores das alternativas, pois a correta seria 7,4 kg, mas a alternativa mais próxima é 5,0 kg.