Questão 8550

IME 2013

Química

(IME - 2012/2013 - Adaptada)

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.

15%

25%

40%

45%

60%

Gabarito:

25%

Resolução:

A reação do fósforo branco com o ácido nítrico é:

$P_4 + HNO_3 + H_2O ightarrow NO + H_3PO_4$

Podemos balancear essa equação por oxirredução:

Δ_NOX,P = 5
Δ_{NOX, N} = 3

Invertendo os valores:

$P_4 + HNO_3 + H_2O ightarrow 5NO + 3H_3PO_4$

Fazendo o balanceamento:

$frac{3}{4}P_4 + 5HNO_3 + 2H_2O ightarrow 5NO + 3H_3PO_4$

A massa de ácido fosfórico formado foi de 98 gramas. Podemos encontrar o número de mols desse ácido formado:

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

Como foi formado 1 mol de ácido fosfórico, então temos 0,25 mols de fósforo. A massa de fósforo que reagiu foi de:

$m_{P_4} = n_{P_4}cdot MM_{P_4} = 0,25g cdot 124gmol^-1 = 31 g$

A reação foi de 124 gramas, mas, dessa quantidade, apenas 31 gramas eram de fósforo. Logo, a pureza será:

$\%_{P_4} = frac{31g}{124g} = 0,25 = 25\%$

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