O ferro metálico é obtido em altos-fornos pela mistura do minério hematita (α-Fe2O3) contendo impurezas, coque (C) e calcário (CaCO3), sendo estes mantidos sob um fluxo de ar quente que leva à queima do coque, com a temperatura no alto-forno chegando próximo a 2 000 °C. As etapas caracterizam o processo em função da temperatura.
Entre 200 °C e 700 °C:
3 Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2
CaCO3 → CaO + CO2
Fe3O4 + CO → 3 FeO + CO2
Entre 700 °C e 1 200 °C:
C + CO2 → 2 CO
FeO + CO → Fe + CO2
Entre 1 200 °C e 2 000 °C:
Ferro impuro se funde
Formação de escória fundida (CaSiO3)
2 C + O2 → 2 CO
BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central.
São Paulo: Pearson Education, 2005 (adaptado).
No processo de redução desse metal, o agente redutor é o
A) C.
B) CO.
C) CO2 .
D) CaO.
E) CaCO3.
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução
- Química Geral – Agente Redutor / Processos Metalúrgicos / Reações de Redox
🔢 Nível da Questão
🔹Médio, pois exige identificar corretamente o agente redutor a partir das reações de óxido-redução no alto-forno.
✅ Gabarito
- Letra B) CO
📝 Resolução Passo a Passo
🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
“No processo de redução desse metal, o agente redutor é o…”
🔍 Palavras-chave:
- redução do metal → significa ganho de elétrons
- agente redutor → aquele que provoca a redução e se oxida
📌 O que a questão quer saber?
Qual espécie está doando elétrons para o ferro, permitindo que ele se torne metálico (Fe⁰), e portanto está agindo como o agente redutor.
📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
▶ O que é uma reação redox?
É uma reação que envolve:
- Redução: ganho de elétrons → NOX diminui
- Oxidação: perda de elétrons → NOX aumenta
📌 Quem se oxida = agente redutor
📌 Quem se reduz = agente oxidante
▶ Definições que precisamos para essa questão:
- Agente redutor → é a substância que perde elétrons, e assim reduz o outro
- Agente oxidante → é a substância que ganha elétrons, e assim oxida o outro
Vamos agora identificar quem é quem.
🧮 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
O texto nos dá a seguinte reação principal:
- FeO + CO → Fe + CO2
Vamos interpretar quem é oxidado e quem é reduzido.
🧠 Passo 4: Desenvolvimento do raciocínio
⚙ Etapa A: Identificar quem mudou
| Substância | Elemento importante |
|---|---|
| FeO | Ferro (Fe) |
| CO → CO₂ | Carbono (C) |
Vamos descobrir o NOX antes e depois:
🧪 Fe:
- Em FeO, o O = –2 → Fe = +2
- Em Fe (elementar) → 0
Fe: +2 → 0 → ganhou elétrons → foi reduzido
🧪 C:
- Em CO, O = –2 → C = +2
- Em CO₂, O = –2 x 2 = –4 → C = +4
C: +2 → +4 → perdeu elétrons → foi oxidado
✅ Resumo das mudanças de NOX
| Elemento | NOX antes | NOX depois | Resultado |
|---|---|---|---|
| Fe | +2 | 0 | Redução ✅ |
| C | +2 | +4 | Oxidação ✅ |
Agora que sabemos quem foi oxidado e quem foi reduzido, podemos encontrar o agente redutor:
🧠 Quem foi oxidado → é o agente redutor
👉 O carbono no CO foi oxidado → então o CO é o agente redutor
🧷 Passo 5: Análise das alternativas e resolução
A) C (carbono sólido)
🔴 Errado.
O C participa do processo (forma o CO), mas quem atua diretamente na redução é o CO, não o carbono sólido.
B) CO (monóxido de carbono)
🟢 Correta!
É o agente redutor que reduz o FeO → Fe, sendo oxidado a CO₂ no processo.
C) CO₂ (dióxido de carbono)
🔴 Errado.
CO₂ é produto da oxidação do CO. Não age como redutor aqui.
D) CaO (carbonato de cálcio)
🔴 Errado.
E) CaCO₃ (carbonato de cálcio)
🔴 Errado.
É um fundente usado para formar escória (CaSiO₃), mas não participa da reação redox.
🎯Passo 6: Conclusão e justificativa final
✅ A alternativa correta é a letra B – CO.
No processo de redução do ferro no alto-forno, o monóxido de carbono (CO) atua como agente redutor: ele cede elétrons ao ferro (Fe²⁺ → Fe⁰) e, nesse processo, se oxida a CO₂.
Essa análise é feita observando a variação do número de oxidação (NOX), que aumenta para o carbono (oxidação) e diminui para o ferro (redução).
