Ácido fosfórico, H3 PO4, é um importante composto usado para preparar fertilizantes. Também é usado em bebidas como Coca-Cola. H3 PO4 pode ser preparado à partir das seguintes reações:
Reação 1: P4+5 O2 P4 O10
Reação 2: P4 O10+6 H2 O 4 H3 PO4
Qual a quantidade de fósforo 80 % e água devem ser adicionados a reação para se obter 100 g de ácido fosfórico sabendo que a reação tem de rendimento.

Passo 1

Beleza, aqui a ideia é descobrir quanto de fósforo puro (P₄) e quanta água (H₂O) a gente precisa pra obter 100 g de ácido fosfórico (H₃PO₄), sabendo que o rendimento da reação é de 80 %. Isso é química de estequiometria + rendimento de reação. Vamos usar as reações dadas:
  1. P₄ + 5 O₂ → P₄O₁₀
  2. P₄O₁₀ + 6 H₂O → 4 H₃PO₄
    Na prática, juntando tudo, dá:
    P₄ + 5 O₂ + 6 H₂O → 4 H₃PO₄

Passo 2

Primeiro a gente trata do rendimento. Se o rendimento é 80 %, isso significa que a massa teórica de H₃PO₄ que a reação deveria gerar (massa_teórica) é maior do que os 100 g que a gente quer “de verdade” (massa_real). A relação é:
rendimento = massarealmassateórica Longrightarrow massateórica = massarealrendimento óó
Logo:
massateórica = 100 g0,80 = 125 g de H₃PO₄ ó

Passo 3

Agora convertemos essa massa teórica de H₃PO₄ em mols, pra usar a proporção da reação. A massa molar de H₃PO₄ é:
M(H3PO4) = 3times1,008 + 30,974 + 4times16 = 98,0 g/mol
Então:
n(H3PO4) = 125 g98,0 g/mol approx 1,276 mol

Passo 4

A relação estequiométrica da reação global é:
4 mol H₃PO₄ são formados a partir de 1 mol P₄ e 6 mol H₂O.
Então:
  • Para P₄:
n(P4) = 14,n(H3PO4) = 1,2764 approx 0,319 mol
  • Para H₂O:
n(H2O) = 64,n(H3PO4) = 64times1,276 approx 1,914 mol

Passo 5

Agora transformamos esses mols em gramas:
  • Massa de P₄: m(P4) = n(P4)times M(P4) = 0,319 moltimes123,9 g/mol approx39,5 g
m(H2O) = 1,914 moltimes18,02 g/mol approx34,5 g
  • Massa de H₂O:

Resposta

Você deve adicionar aproximadamente
• 39,5 g de P₄
• 34,5 g de H₂O
para, com rendimento de 80 %, obter 100 g de H₃PO₄.

Exercícios relacionados