O fósforo elementar é, industrialmente, obtido pelo aquecimento de rochas fosfáticas com coque, na presença de sílica. Considere a reação abaixo (não balanceada), e determine o que se pede:
\mathrm{Ca}_{3}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{SiO}_{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{C}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{P}_{4}(\mathrm{~s})+\mathrm{CaSiO}_{3}(\mathrm{~s})+\mathrm{CO}(\mathrm{g})
Determine:
(Dados: massas molares (\mathrm{g} / \mathrm{mol}) P=31,0 ; \mathrm{Ca}=40 ; O=16 ; C=12 ; \mathrm{Si}=28,1. Volume de um gás ( C N T P ) =22,4 \mathrm{~L} / \mathrm{mol} . N_{A}=6,022 \times 10^{23} \mathrm{moléculas} / \mathrm{mol}é.
Quanto litros de monóxido de carbono (CO) são produzidos na CNTP a partir de 31,0 \mathrm{~g} de fosfato de cálcio \mathrm{Ca}_{3}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{2} ?

Passo 1

O enunciado dá a reação não balanceada de fabricação de fósforo elementar a partir de fosfato de cálcio, sílica e coque, e pede o volume de CO(g) produzido na CNTP quando se parte de 31,0\\ \mathrm{g} de \mathrm{Ca}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2}. O conteúdo é estequiometria de reação química e cálculo de volume gasoso usando volume molar em CNTP.

Passo 2

Balanceamos a reação. Chamando coeficientes inteiros, obtemos:
2\,\mathrm{Ca}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2} \;+\; 6\,\mathrm{SiO}_{2} \;+\; 10\,\mathrm{C} \;\longrightarrow\; \mathrm{P}_{4} \;+\; 6\,\mathrm{CaSiO}_{3} \;+\; 10\,\mathrm{CO}.

Passo 3

Da equação balanceada vemos que 2 mol de \mathrm{Ca}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2} geram 10 mol de \mathrm{CO}. Logo, 1 mol de \mathrm{Ca}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2} gera 5 mol de \mathrm{CO}:
\frac{10\\ \mathrm{mol\\ CO}}{2\\ \mathrm{mol\\ Ca_{3}(PO_{4})_{2}}} \;=\; 5\\ \frac{\mathrm{mol\\ CO}}{\mathrm{mol\\ Ca_{3}(PO_{4})_{2}}}.

Passo 4

Calculamos os mols de \mathrm{Ca}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2} em 31,0\\ \mathrm{g}. A massa molar é
M(\mathrm{Ca}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2}) =3\cdot40 + 2\bigl(31 + 4\cdot16\bigr) =120 + 2\cdot95 =310\\ \mathrm{g/mol}.
Logo,
n(\mathrm{Ca}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2}) =\frac{31,0\\ \mathrm{g}}{310\\ \mathrm{g/mol}} =0{,}10\\ \mathrm{mol}.

Passo 5

Os mols de CO formados são
n(\mathrm{CO}) = 0{,}10\\ \mathrm{mol}\times 5 = 0{,}50\\ \mathrm{mol}.

Passo 6

Em CNTP, o volume molar é 22,4\\ \mathrm{L/mol}. Assim, o volume de CO é
V(\mathrm{CO}) =0{,}50\\ \mathrm{mol}\times 22,4\\ \mathrm{L/mol} =11,2\\ \mathrm{L}.

Resposta

11,2\\ \mathrm{L} de \mathrm{CO} (na CNTP).

Exercícios relacionados