Fósforo branco P4 pode ser produzido segundo a equação química (não balanceada) dada abaixo: Ca3(PO4)2 + SiO2 + C à P4 + CaSiO3 + CO. Considerando que a reação é 100% eficiente, o número de mols de CO liberados para cada mol de P4 produzido será de
Passo 1
Beleza, vamos olhar esse problema juntos! A gente tem uma reação química onde o fósforo branco (P₄) é produzido. O que a gente precisa fazer aqui é balancear essa equação química para descobrir quantos mols de monóxido de carbono (CO) são liberados para cada mol de P₄ formado. Vamos usar conceitos de estequiometria e balanceamento de equações químicas para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos listar todos os elementos presentes na reação: cálcio (Ca), fósforo §, oxigênio (O), silício (Si) e carbono ©. No lado dos reagentes, temos Ca₃(PO₄)₂, SiO₂ e C. Nos produtos, temos P₄, CaSiO₃ e CO.
Passo 3
Vamos começar balanceando o fósforo §. No reagente Ca₃(PO₄)₂, temos 2 grupos de PO₄, então temos 2 × 1 = 2 átomos de P. No produto P₄, temos 4 átomos de P. Para balancear, precisamos multiplicar o Ca₃(PO₄)₂ por 2, assim teremos 4 átomos de P de cada lado.
Passo 4
Agora, a equação fica:
2 Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C → P₄ + CaSiO₃ + CO
2 Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C → P₄ + CaSiO₃ + CO
Passo 5
Vamos balancear o cálcio (Ca). Do lado dos reagentes, temos 2 × 3 = 6 átomos de Ca. No produto CaSiO₃, temos Ca. Para balancear, precisamos colocar 6 CaSiO₃:
2 Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C → P₄ + 6 CaSiO₃ + CO
2 Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C → P₄ + 6 CaSiO₃ + CO
Passo 6
Agora, vamos balancear o silício (Si). Nos reagentes, temos 1 Si em SiO₂, e nos produtos, temos 6 CaSiO₃, cada um com 1 Si, totalizando 6 Si. Portanto, precisamos multiplicar o SiO₂ por 6:
2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + C → P₄ + 6 CaSiO₃ + CO
2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + C → P₄ + 6 CaSiO₃ + CO
Passo 7
Agora, balanceamos o oxigênio (O). Nos reagentes:
- 2 Ca₃(PO₄)₂ tem 2 × (4 × 2) = 16 O
- 6 SiO₂ tem 6 × 2 = 12 O
Total: 16 + 12 = 28 O
Nos produtos:
- P₄ não tem O
- 6 CaSiO₃ tem 6 × 3 = 18 O
- CO tem 1 O
Total: 18 + 1 = 19 O
Para balancear, ajustamos o CO. Vamos definir o número de CO como 10 para totalizar 10 O, somando aos 18 dos CaSiO₃, totalizando 28 O.
Passo 8
Atualizando a equação:
2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + C → P₄ + 6 CaSiO₃ + 10 CO
2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + C → P₄ + 6 CaSiO₃ + 10 CO
Passo 9
Por último, balanceamos o carbono ©. Nos reagentes, temos 1 C, e nos produtos, 10 CO. Então, precisamos colocar 10 C nos reagentes:
2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + 10 C → P₄ + 6 CaSiO₃ + 10 CO
2 Ca₃(PO₄)₂ + 6 SiO₂ + 10 C → P₄ + 6 CaSiO₃ + 10 CO
Resposta
Para cada mol de P₄ produzido, são liberados 10 mols de CO.