Para neutralizar completamente 60 mL de uma solução de ácido fosfórico \left(\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}\right) 0,08 \mathrm{M}, qual volume de uma solução de hidróxido de potássio (\mathrm{KOH}) 0,24 \mathrm{M} será necessário?

Passo 1

O enunciado pede para determinar o volume de uma solução de hidróxido de potássio \mathrm{KOH} 0,24\\ \mathrm{M} necessário para neutralizar completamente 60\\ \mathrm{mL} de uma solução de ácido fosfórico \mathrm{H_3PO_4} 0,08\\ \mathrm{M}.
Informações dadas:
  • Volume da solução de \mathrm{H_3PO_4}: V_{\mathrm{H_3PO_4}} = 60\\ \mathrm{mL}.
  • Concentração da solução de \mathrm{H_3PO_4}: C_{\mathrm{H_3PO_4}} = 0,08\\ \mathrm{M}.
  • Concentração da solução de \mathrm{KOH}: C_{\mathrm{KOH}} = 0,24\\ \mathrm{M}.
O que se pede:
  • Calcular o volume V_{\mathrm{KOH}} da solução 0,24\\ \mathrm{M} necessário para neutralizar completamente a 60\\ \mathrm{mL} de \mathrm{H_3PO_4}.

Passo 2

Entendendo o conceito-chave: molaridade e neutralização completa.
Explicação didática:
  • A molaridade C é definida como o número de mols de soluto por litro de solução: C=\dfrac{n}{V}, onde n é o número de mols e V é o volume em litros. Assim, n=C\cdot V.
  • “Neutralizar completamente” um ácido poliprótico como \mathrm{H_3PO_4} significa reagir todos os prótons ácidos com íons \mathrm{OH^-}. No caso do ácido fosfórico, são três prótons disponíveis por molécula se pedem neutralização completa.
  • A reação balanceada para neutralização completa (cada próton sendo neutralizado) é:
\mathrm{H_3PO_4} + 3\,\mathrm{KOH} \longrightarrow \mathrm{K_3PO_4} + 3\,\mathrm{H_2O}.
Isso significa que cada mol de \mathrm{H_3PO_4} reage com 3 mols de \mathrm{KOH}.
Agora converto volume dado em mL para litros para poder usar a relação n=C\cdot V:
V_{\mathrm{H_3PO_4}} = 60\\ \mathrm{mL} = 0,060\\ \mathrm{L}.
Calculo o número de mols de \mathrm{H_3PO_4} presentes:
n_{\mathrm{H_3PO_4}} = C_{\mathrm{H_3PO_4}}\cdot V_{\mathrm{H_3PO_4}} = 0,08\\ \mathrm{mol\!/L}\times 0,060\\ \mathrm{L} = 0,0048\\ \mathrm{mol}.

Passo 3

Usando a estequiometria da reação para achar quantos mols de \mathrm{KOH} são necessários.
Explicação didática:
  • A relação estequiométrica da reação balanceada diz que para cada 1 mol de \mathrm{H_3PO_4} são necessários 3 mols de \mathrm{KOH}.
  • Então o número de mols de \mathrm{KOH} requerido é:
n_{\mathrm{KOH}} = 3 \times n_{\mathrm{H_3PO_4}} = 3 \times 0,0048\\ \mathrm{mol} = 0,0144\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Calcular o volume da solução de \mathrm{KOH} 0,24\\ \mathrm{M} que contém 0,0144\\ \mathrm{mol}.
Explicação didática:
  • Usar a definição C=\dfrac{n}{V} rearranjada para V=\dfrac{n}{C}.
  • Aplicando:
V_{\mathrm{KOH}}=\frac{n_{\mathrm{KOH}}}{C_{\mathrm{KOH}}}=\frac{0,0144\\ \mathrm{mol}}{0,24\\ \mathrm{mol\!/L}}=0,060\\ \mathrm{L}.
  • Converter para mililitros:
0,060\\ \mathrm{L}=60\\ \mathrm{mL}.

Resposta

60\\ \mathrm{mL}

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