7-Responda:
a) Quando o hidróxido de ferro (II) é misturado com ácido fosfórico, o fosfato de ferro (II) precipita.
i) Equilibre a seguinte equação: \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Fe}_{3}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{I})
ii) Se 3,20 \mathrm{~g} de \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2} forem tratados com 2,50 \mathrm{~g} de ácido fosfórico, qual é o reagente limitante e qual é o reagente em excesso?
iii) Quantos gramas de precipitado de \mathrm{Fe}_{3}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{2} podem ser formados?
iv) \mathrm{Se} 3,99 \mathrm{~g} de \mathrm{Fe}_{3}\left(\mathrm{PO}_{4}\right)_{2} são realmente obtidos, qual é o rendimento percentual?

Passo 1

O enunciado trata da reação entre hidróxido de ferro(II) e ácido fosfórico para precipitar fosfato de ferro(II). Vamos:
\bullet Equilibrar a equação.
\bullet Determinar reagente limitante e em excesso a partir de massas iniciais de 3,20 g de \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2} e 2,50 g de \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}.
\bullet Calcular a massa teórica de \mathrm{Fe}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2}.
\bullet Calcular o rendimento percentual dado um produto real de 3,99 g.

Passo 2

Equilibrando átomos de Fe, P, H e O, obtemos:
3\,\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2} + 2\,\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4} \longrightarrow \mathrm{Fe}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2} + 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}

Passo 3

Calculamos as quantidades iniciais em mol:
M(\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2}) = 55{,}85 + 2\cdot16 + 2\cdot1{,}01 = 89{,}87\;\mathrm{g/mol}, \quad n_{\mathrm{Fe(OH)_{2}}} = \frac{3{,}20}{89{,}87} = 0{,}0356\;\mathrm{mol}.
M(\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}) = 3\cdot1{,}01 + 30{,}97 + 4\cdot16 = 98{,}0\;\mathrm{g/mol}, \quad n_{\mathrm{H_{3}PO_{4}}} = \frac{2{,}50}{98{,}0} = 0{,}0255\;\mathrm{mol}.
Segundo a estequiometria, são necessários 1{,}5 mol de \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2} para 1 mol de \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}.
Para consumir todo o ácido precisaríamos de
n_{\mathrm{Fe(OH)_{2},\,req}} = 1{,}5 \times 0{,}0255 = 0{,}0383\;\mathrm{mol},
mas há apenas 0{,}0356\;\mathrm{mol}, logo \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2} é o reagente limitante e \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4} está em excesso.

Passo 4

Da reação, 3 mol de \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2} produzem 1 mol de \mathrm{Fe}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2}.
n_{\mathrm{Fe_{3}(PO_{4})_{2}}} = \frac{0{,}0356}{3} = 0{,}01187\;\mathrm{mol}.
Massa molar de \mathrm{Fe}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2}:
3\cdot55{,}85 + 2\cdot30{,}97 + 8\cdot16 = 357{,}49\;\mathrm{g/mol}.
Massa teórica:
m_{\mathrm{teo}} = 0{,}01187 \times 357{,}49 = 4{,}24\;\mathrm{g}.

Passo 5

Rendimento percentual:
\%\text{rendimento} = \frac{m_{\mathrm{real}}}{m_{\mathrm{teo}}}\times100\% = \frac{3{,}99}{4{,}24}\times100\% =94{,}0\%.

Resposta

a.i) 3\,\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2} + 2\,\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4} \longrightarrow \mathrm{Fe}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2} + 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
a.ii) Reagente limitante: \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{2}; reagente em excesso: \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}.
a.iii) Massa de \mathrm{Fe}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2} teórica: 4{,}24\;\mathrm{g}.
a.iv) Rendimento percentual: 94{,}0\%.

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