É um muito comum utilizar processos de aeração para promover...

Para resolver a questão proposta, é importante compreender o processo de oxidação do ferro(II) em soluções aquosas. O tema central da questão é a capacidade da água de oxidar íons ferro(II) a partir do oxigênio dissolvido (OD) presente nela. Este é um conceito relevante em química ambiental e de processos hídricos, onde se utiliza a aeração para melhorar a qualidade da água.

Resumo teórico: O oxigênio dissolvido é um parâmetro importante na água, pois permite a oxidação de contaminantes, como o ferro(II). O processo de oxidação é uma reação química onde o ferro(II) (Fe²⁺) é convertido em ferro(III) (Fe³⁺), geralmente precipitando como hidróxido de ferro. A equação química simplificada para a oxidação do ferro(II) por oxigênio é:

4 Fe²⁺ + O₂ + 4 H₂O → 4 Fe(OH)₃↓

Nessa reação, vemos que 1 mol de O₂ oxida 4 mols de Fe²⁺. Este conceito é fundamental para calcular a quantidade máxima de ferro(II) que pode ser oxidada.

Cálculo para a alternativa correta (D - 51,8 mg L^-1):

1. Primeiro, convertemos a concentração de oxigênio dissolvido de mg L^-1 para mol L^-1 para facilitar os cálculos estequiométricos:

Massa molar do O₂ = 32 g mol^-1

7,4 mg L^-1 de O₂ equivale a 0,0074 g L^-1

Mols de O₂ = 0,0074 g L^-1 / 32 g mol^-1 = 2,3125 x 10^-4 mol L^-1

2. Com base na equação, 1 mol de O₂ oxida 4 mols de Fe²⁺, assim podemos calcular a quantidade de Fe²⁺ oxidada:

Mols de Fe²⁺ = 4 x 2,3125 x 10^-4 mol L^-1 = 9,250 x 10^-4 mol L^-1

3. Finalmente, convertendo mols de Fe²⁺ para mg L^-1:

Massa de Fe²⁺ = 9,250 x 10^-4 mol L^-1 x 56 g mol^-1 = 51,8 mg L^-1

Portanto, a alternativa correta é a D, que corresponde a 51,8 mg L^-1.

Análise das alternativas incorretas:

- Alternativa A (12,9 mg L^-1): Este valor resulta de um erro de cálculo ou de interpretação de estequiometria, possivelmente considerando apenas 1 mol de Fe²⁺ em vez de 4.

- Alternativa B (25,9 mg L^-1): Similar à A, este resultado incorreto pode vir de uma interpretação equivocada dos fatores estequiométricos.

- Alternativa C (38,8 mg L^-1): Este cálculo também está incorreto, não respeitando adequadamente a relação estequiométrica entre O₂ e Fe²⁺.

Na resolução de questões deste tipo, é crucial entender a proporção entre os reagentes na reação química e realizar as conversões adequadas entre unidades de concentração.

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Seguinte, tem que montar o esquema íon-elétron pra achar a equação toda.

Semi-reação de oxidação: Fe2+ -> Fe3+ + e

Semi-reação de redução: O2 -> OH- (daí você tem que adicionar água do lado do reagente para balancear os hidrogênios, como manda o método, e depois completar com a quantidade de elétrons para ter cargas iguais dos dois lados da semi-equação). Por fim: O2 + 2H2O + 4e -> 4OH-

Somando as duas semi-reações, multiplicando a primeira por 4, para cortar os elétrons, temos:

4Fe2+ + O2 + 2H2O --> 4Fe3+ + 4OH-

Concentração de O2 na água: 7,4 mg/L dividido pela MM do O2 32g/mol = 0,231mmol/L

1 mol de O2 oxida 4 mols de Fe2+, segundo a equação, logo estamos falando de 0,924mmol/L de Fe2+.

Para encontrar em mg/L, fazemos o caminho inverso 0,924mmol/L * 56g/mol, que dá aproximadamente 51,8mg/L, nossa resposta, alternativa D.