O ácido fosfórico,
, pode ser produzido a partir da reação entre a fluoroapatita,
, e o ácido sulfúrico,
, de acordo com a seguinte equação quimica:
Considere a reação completa entre
de fluoroapatita com
de ácido sulfúrico.
Determine a quantidade máxima de ácido fosfórico produzida.
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:
Conteúdo: estequiometria (reagente limitante).
O que vamos precisar:
- Calcular massas molares de Ca₅(PO₄)₃F e H₂SO₄;
- Converter as massas dadas em número de mols;
- Descobrir qual reagente é limitante;
- Usar a proporção da reação para achar mols de H₃PO₄;
- 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(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
= 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
= 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
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.
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
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
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.