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, 

Massas molares (g mol-1): Fe = 56, H = 1, O = 16 e S = 32.

Esta questão aborda conceitos relacionados à estequiometria de reações.

Primeiramente, vamos listar os dados importantes para a resolução dessa questão:

- 1 kg de óxido de ferro foi capaz de remover entre 0,200 e 0,716 kg de sulfeto de hidrogênio;

- Massas molares (g mol^-1): Fe = 56, H = 1, O = 16 e S = 32.

De acordo com o enunciado, temos, no processo, a seguinte reação química balanceada:

Fe₂O₃(s) + 3 H₂S(g) → Fe₂S₃(s) + 3 H₂O(l)

Para saber a quantidade de sulfeto de hidrogênio (H₂S) que reagiu com 1 kg de óxido de ferro (Fe­₂O₃), de acordo com a estequiometria da reação, é preciso converter a informação em número de mols para massa.

Para isso, podemos utilizar as massas molares (M) dos compostos. Assim, a partir das massas molares dos elementos, temos que:

M (Fe₂O₃) = 2 × M (Fe) + 3 × M (O)

M (Fe₂O₃) = 2 × 56 + 3 × 16 = 112 + 48 = 160 g/mol

M (H₂S) = 2 × M (H) + 1 × M (S)

M (H₂S) = 2 × 1 + 1 × 32 = 2 + 32 = 34 g/mol

Como essas massas estão em gramas, podemos converter de kg para g, considerando que 1 kg equivale a 1000 g.

Dessa forma, podemos calcular a massa de H₂S que reagiu com 1000 g (1 kg) de Fe₂O₃:

1 mol de Fe₂O₃      ^{reage com}    3 mols de H₂S

  160 g de Fe₂O₃    ^{reagem com}   (3 × 34) g de H₂S

1000 g de Fe₂O₃  --------------       m (H₂S)

m (H₂S) = (1000 × 3 × 34)/160 = (25 × 3 × 34)/4 = 2550/4 = 637,5 g

m (H₂S) = (637,5/1000) kg = 0,637 kg

Considerando a massa de H₂S removida, analisemos as alternativas:

A) Incorreta – Na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo (remoção de 0,716 kg de H₂S), é necessário 100% da massa de 1 kg de óxido de ferro para remover 0,637 kg.

B) Incorreta – Conforme explicado no comentário da alternativa A, na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo, é necessário 100% da massa de 1 kg de óxido de ferro para remover 0,637 kg.

C) Correta – Na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo foi removida uma quantidade maior de H₂S que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida, pois, de acordo com a estequiometria, 0,637 kg de H₂S seriam removidos a partir de 1 kg de Fe₂O₃.

D) Incorreta – Na condição de remoção máxima de sulfeto de hidrogênio relatada no estudo as quantidades não reagiram na proporção estequiométrica da equação química fornecida. Foi removida uma quantidade maior de H₂S que a prevista pela estequiometria da equação química fornecida.

Gabarito da Professora: Letra C.