O ácido fosfórico \left(\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}\right), também conhecido como ácido ortofosfórico, é um líquido incolor, solúvel em água e etanol, e deliquescente, pois é capaz de absorver a umidade do ar e se dissolver, produzindo uma solução aquosa muito concentrada. Pode ser utilizado na fabricação de vidro, na produção de fertilizantes e nas indústrias alimentícia e farmacêutica.
O hidróxido de potássio (KOH), também chamado de potassa cáustica, por sua vez, é um sólido branco, vendido preferencialmente na forma de escamas finas com aspecto translúcido. Tem aplicação na fabricação de sabões, fertilizantes e limpadores de metais ferrosos, além de ser utilizado como reagente analítico em laboratórios escolares e industriais.
Ao adicionarmos o hidróxido de potássio (\mathrm{KOH}) a uma solução de ácido fosfórico \left(\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}\right), obtemos a seguinte reação de neutralização.
A) \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}+\mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{K}_{3} \mathrm{PO}_{4}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.
B) \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}+3 \mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{K}_{3} \mathrm{PO}_{4}+4 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.
C) \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}+3 \mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{K}_{3} \mathrm{PO}_{4}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.
D) \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}+3 \mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{K}_{3} \mathrm{PO}_{4}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.
E) \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}+\mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{K}_{3} \mathrm{PO}_{4}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.

Passo 1

O enunciado pede que a gente escolha, entre as alternativas dadas, a reação correta de neutralização entre o ácido fosfórico e o hidróxido de potássio. Informações relevantes fornecidas pelo enunciado e pelo próprio conhecimento químico literal do enunciado:
  • Temos o ácido fosfórico \left(\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}\right).
  • Temos o hidróxido de potássio \left(\mathrm{KOH}\right).
  • As alternativas oferecidas são:
    \mathrm{A)}\; \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
    \mathrm{B)}\; \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}+4\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
    \mathrm{C)}\; \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
    \mathrm{D)}\; \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
    \mathrm{E)}\; \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
  • Nosso objetivo é verificar qual alternativa está correta (equação quimicamente consistente e balanceada).

Passo 2

Entender o comportamento do ácido: o ácido fosfórico \left(\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}\right) tem três hidrogênios ácidos — isto é, pode doar até três prótons \left(\mathrm{H}^{+}\right). Podemos escrever as etapas de perda de prótons (somente para entender a carga final do ânion):
\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}\rightarrow \mathrm{H}^{+}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{PO}_{4}^{-}
\mathrm{H}_{2}\mathrm{PO}_{4}^{-}\rightarrow \mathrm{H}^{+}+\mathrm{HPO}_{4}^{2-}
\mathrm{HPO}_{4}^{2-}\rightarrow \mathrm{H}^{+}+\mathrm{PO}_{4}^{3-}
Ao perder três prótons, o íon resultante é \mathrm{PO}_{4}^{3-}.

Passo 3

Entender o comportamento da base: o hidróxido de potássio \left(\mathrm{KOH}\right) é uma base forte que, em solução aquosa, se dissocia completamente em \mathrm{K}^{+} e \mathrm{OH}^{-}:
\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}^{+}+\mathrm{OH}^{-}
Cada íon \mathrm{OH}^{-} pode neutralizar um próton \mathrm{H}^{+} formando água:
\mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-}\rightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}

Passo 4

Relacionar as duas informações: como \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4} pode fornecer até 3 prótons \left(3\\ \mathrm{H}^{+}\right), para neutralizar completamente todos esses prótons precisamos de 3 íons \mathrm{OH}^{-}. Cada \mathrm{KOH} fornece um \mathrm{OH}^{-}, logo são necessários 3 mols de \mathrm{KOH} para neutralizar 1 mol de \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}:
\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{OH}^{-}\rightarrow \mathrm{PO}_{4}^{3-}+3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
Agora substituímos \mathrm{OH}^{-} por \mathrm{KOH} (já que \mathrm{KOH} fornece \mathrm{OH}^{-}).

Passo 5

Determinar o sal formado: depois de perder os três \mathrm{H}^{+}, o ânion é \mathrm{PO}_{4}^{3-}. Esse ânion se combina com cátions potássio \mathrm{K}^{+} para formar um sal neutro. Para neutralizar a carga -3 do \mathrm{PO}_{4}^{3-} são necessários três \mathrm{K}^{+}, formando \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}.

Passo 6

Escrever a equação molecular completa, juntando as partes:
\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
Essa equação reflete: neutralização dos três prótons (formando 3 moléculas de água) e formação do sal \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}.

Passo 7

Verificar átomos para confirmar o balanceamento (contagem de cada elemento):
  • Hidrogênio: lado esquerdo \;3 (em \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}) +\;3\cdot1 (em 3\mathrm{KOH}) =\;6. Lado direito 3\cdot2 (em 3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) =\;6.
  • Potássio: lado esquerdo 3 (em 3\mathrm{KOH}). Lado direito 3 (em \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}).
  • Fósforo: lado esquerdo 1. Lado direito 1.
  • Oxigênio: lado esquerdo 4 (em \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}) +\;3 (em 3\mathrm{KOH}) =\;7. Lado direito 4 (em \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}) +\;3 (em 3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}) =\;7.
    Todas as contagens conferem, logo a equação está balanceada.

Passo 8

A equação balanceada que obtivemos é \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{KOH}\rightarrow \mathrm{K}_{3}\mathrm{PO}_{4}+3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}. Agora compare mentalmente com as alternativas fornecidas e escolha a que coincide exatamente com essa equação.

Resposta

D

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