Questão 7

IME 2012

Química

[IME- 2012/2013 - 2ª fase]

A reação de 124 g de fósforo branco com uma solução de ácido nítrico gera óxido nítrico e 98 g de ácido fosfórico. Sabendo que o rendimento da reação é 100%, determine o grau de pureza do fósforo.

Gabarito:

Resolução:

A reação que ocorre é:

$P_4+HNO_3+H_2O ightarrow H_3PO_4+NO$

Nox Fósforo:
P₄ = 0
H₃PO₄ = +5
P oxida de 0 para +5
São 4 P em P₄ portanto temos 20 elétrons se transferindo
Δnox = 20

Nos Nitrogênio:
HNO₃ = +5
NO = +2
Reduz de +5 para +2
Δnox = 3

Para balancear vamos então multiplicar o Δnox de P por N, de N por P, colocando nos reagentes, por terem maior atomicidade:

$3P_4+20HNO_3+H_2O ightarrow H_3PO_4+NO$

Balanceando P e N nos produtos:

$3P_4+20HNO_3+H_2O ightarrow 12H_3PO_4+20NO$

Balanceando por fim H₂O:

$3P_4+20HNO_3+8H_2O ightarrow 12H_3PO_4+20NO$

O número de mols de H₃PO₄ formados pode ser calculado por:

$n_{H_3PO_4}=frac{m}{MM}=frac{98}{98}=1;mol$

Pela estequiometria da reação:
$egin{matrix} 3P_4&+20HNO_3+8H_2O ightarrow &12H_3PO_4&+20NO\3;mol&&12;mol\x&&1;mol end{matrix}$

$frac{3}{x}=frac{12}{1}$

$x=frac{3}{12}$

$x=0,25;mol;de;P_4$

$n=frac{m_{P_4}}{MM}$

${m_{P_4}}=ncdot {MM}=0,25cdot 124=31g$

Calculando agora a pureza:

$frac{124}{100\%}=frac{31}{y}$

$y=25\%$

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