Escreva a equação global, a equação iônica completa e a iônica simplificada das seguintes reações de ácido-base. Se uma substância for um ácido ou base fraca, deixe-a na forma molecular ao escrever as equações.
\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4(\mathrm{aq})}+\mathrm{KOH}_{(\mathrm{aq})}

Passo 1

O enunciado pede três coisas para a reação entre as espécies fornecidas:
  • Escrever a equação global (equação molecular balanceada).
  • Escrever a equação iônica completa (tudo o que está realmente presente em solução, dissociado quando for eletrólito forte).
  • Escrever a equação iônica simplificada (net ionic), ou seja, eliminando os íons espectadores.
Informações dadas pelo enunciado:
  • A mistura é entre \mathrm{H_3PO_4_{(aq)}} e \mathrm{KOH_{(aq)}}.
  • \mathrm{KOH} é um hidróxido de potássio solúvel e é uma base forte (dissocia totalmente em solução aquosa).
  • \mathrm{H_3PO_4} (ácido fosfórico) é um ácido fraco e poliprótico (tem três hidrogênios ácidos), portanto, segundo a instrução, devemos deixá-lo na forma molecular quando escrever as equações.
  • Sais formados por \mathrm{K^+} e ânions solúveis (como os fosfatos) são, em geral, solúveis e estarão dissociados na equação iônica completa.

Passo 2

Entendendo quais espécies se dissociam e quais permanecem moleculares — conceito importante:
  • Bases e ácidos fortes (por exemplo, \mathrm{KOH}, \mathrm{NaOH}, \mathrm{HCl}) são considerados eletrólitos fortes: em água eles se dissociam completamente em íons. Por isso, na equação iônica completa eles aparecem separados em \mathrm{K^+} e \mathrm{OH^-}.
  • Ácidos fracos (como \mathrm{H_3PO_4}) não se dissociam completamente; a formula \mathrm{H_3PO_4} permanece na forma molecular nas equações iônicas (conforme a regra do enunciado).
  • Sais solúveis (como \mathrm{KH_2PO_4}, se formado) em água existem na forma de íons \mathrm{K^+} e \mathrm{H_2PO_4^-} na equação iônica completa.
  • Íons espectadores são aqueles que aparecem dos dois lados da equação iônica completa sem sofrer transformação química — eles serão cancelados ao obter a equação iônica simplificada.

Passo 3

Determinar o produto da neutralização (motivação química passo a passo):
  • O ácido fosfórico \mathrm{H_3PO_4} é poliprótico; cada equivalente de base forte \mathrm{OH^-} remove um próton \mathrm{H^+}.
  • Se a reação for considerada com uma equivalente de \mathrm{KOH} por mol de \mathrm{H_3PO_4}, a primeira neutralização produz o ânion monoprotonado \mathrm{H_2PO_4^-} e água, e o cátion \mathrm{K^+} forma o sal correspondente \mathrm{KH_2PO_4}.
  • Portanto, a equação molecular balanceada para a neutralização parcial (uma base por ácido) é:
\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + KOH_{(aq)} \longrightarrow KH_2PO_4_{(aq)} + H_2O_{(l)}}
Explicação: um próton de \mathrm{H_3PO_4} é neutralizado por \mathrm{OH^-} formando \mathrm{H_2O}; o cátion \mathrm{K^+} permanece como contra-íon do ânion \mathrm{H_2PO_4^-}, dando \mathrm{KH_2PO_4}.

Passo 4

Escrever a equação iônica completa (separar eletrólitos fortes em íons; deixar ácido fraco molecular):
  • \mathrm{KOH} é um eletrólito forte, então dissocia-se em \mathrm{K^+} e \mathrm{OH^-}.
  • \mathrm{KH_2PO_4} é um sal solúvel; na solução aparece dissociado em \mathrm{K^+} e \mathrm{H_2PO_4^-}.
  • \mathrm{H_3PO_4} é fraco, permanece como molécula \mathrm{H_3PO_4} (conforme instrução).
    A equação iônica completa fica, então:
\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + K^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \longrightarrow K^+_{(aq)} + H_2PO_4^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}}

Passo 5

Identificar íons espectadores e escrever a equação iônica simplificada (net ionic):
  • Observando a equação iônica completa, o íon \mathrm{K^+} aparece dos dois lados sem alteração — é espectador.
  • Cancelando \mathrm{K^+} dos dois lados obtemos a equação iônica simplificada:
\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \longrightarrow H_2PO_4^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}}
Interpretação: um íon hidróxido retira um próton da molécula de ácido fosfórico, convertendo-a no ânion monoprotonado \mathrm{H_2PO_4^-} e formando água.

Passo 6

Observações úteis para a prova (dicas rápidas — não parte obrigatória da resposta, mas ajuda a entender variantes):
  • Se houvesse mais equivalentes de \mathrm{KOH}, o ácido poderia ser neutralizado mais uma ou duas vezes:
\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + 2KOH_{(aq)} \longrightarrow K_2HPO_4_{(aq)} + 2H_2O_{(l)}}
\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + 3KOH_{(aq)} \longrightarrow K_3PO_4_{(aq)} + 3H_2O_{(l)}}
  • Em todas as equações iônicas completas correspondentes, \mathrm{KOH} e os sais de potássio dissociam; \mathrm{H_3PO_4} fica molecular nas iônicas completas por ser ácido fraco (segundo a instrução do problema).

Resposta

\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + KOH_{(aq)} \longrightarrow KH_2PO_4_{(aq)} + H_2O_{(l)}}
\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + K^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \longrightarrow K^+_{(aq)} + H_2PO_4^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}}
\mathrm{H_3PO_4_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \longrightarrow H_2PO_4^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}}

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