O ácido fosfórico, H3 PO4, pode ser produzido a partir da reação entre a fluoroapatita, Ca5(PO4)3 F, e o ácido sulfúrico, H2 SO4, de acordo com a seguinte equação quimica:
Ca 5(PO4)3 F(s)+5 H2 SO4(ell) 3 H3 PO4(ell)+5 CaSO4(s)+HF(g)
Considere a reação completa entre 50,45 g de fluoroapatita com 98,12 g de ácido sulfúrico.
Determine a quantidade máxima de ácido fosfórico produzida.

Passo 1

O enunciado pede para calcular a massa máxima de ácido fosfórico, H₃PO₄, obtida na reação entre fluoroapatita, Ca₅(PO₄)₃F, e ácido sulfúrico, H₂SO₄.
Conteúdo: estequiometria (reagente limitante).
O que vamos precisar:
  1. Calcular massas molares de Ca₅(PO₄)₃F e H₂SO₄;
  2. Converter as massas dadas em número de mols;
  3. Descobrir qual reagente é limitante;
  4. Usar a proporção da reação para achar mols de H₃PO₄;
  5. Converter esses mols em gramas.

Passo 2

Calcular massas molares (MM):
MM(Ca₅(PO₄)₃F) = 5·MM(Ca) + 3·MM§ + 12·MM(O) + MM(F)
= 5·40,08 + 3·30,97 + 12·16,00 + 19,00
= 200,40 + 92,91 + 192,00 + 19,00
≈ 504,31 g/mol
MM(H₂SO₄) = 2·1,01 + 32,06 + 4·16,00
= 2,02 + 32,06 + 64,00
≈ 98,08 g/mol
MM(H₃PO₄) = 3·1,01 + 30,97 + 4·16,00
= 3,03 + 30,97 + 64,00
≈ 98,00 g/mol

Passo 3

Converter massas em mols:
n(Ca₅(PO₄)₃F) = 50,45 g ÷ 504,31 g/mol ≈ 0,1000 mol
n(H₂SO₄) = 98,12 g ÷ 98,08 g/mol ≈ 1,0004 mol ≈ 1,00 mol

Passo 4

Ver quem é limitante. A reação pede 5 mol de H₂SO₄ para cada 1 mol de Ca₅(PO₄)₃F.
Para 0,1000 mol de Ca₅(PO₄)₃F eu precisaria de 0,1000·5 = 0,5000 mol de H₂SO₄.
Como tenho 1,00 mol de H₂SO₄ (mais do que 0,5000 mol), sobra H₂SO₄.
Logo, Ca₅(PO₄)₃F é o reagente limitante.

Passo 5

Pela estequiometria: 1 mol Ca₅(PO₄)₃F → 3 mol H₃PO₄
Então 0,1000 mol Ca₅(PO₄)₃F → 0,1000·3 = 0,3000 mol H₃PO₄
Agora a massa de H₃PO₄:
m = n·MM = 0,3000 mol · 98,00 g/mol = 29,40 g

Resposta

A quantidade máxima de ácido fosfórico produzida é 29,40 g.

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