Questão Q01 da 2ª fase da FUVEST 2024

O ácido fosfórico (\text{H}_3\text{PO}_4) é um importante produto químico usado na produção de fertilizantes, detergentes e na indústria alimentícia. A produção de \text{H}_3\text{PO}_4 pode ocorrer por dois processos distintos. No processo úmido, faz-se reagir rocha fosfática (\text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{F}) com ácido sulfúrico. Outra opção é oxidar o fósforo elementar (\text{P}_4) com oxigênio gasoso para formar o \text{P}_4\text{O}_{10} e, em seguida, reagir essa espécie com água formando o ácido fosfórico.

a) Considerando \text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{F} e \text{P}_4\text{O}_{10}, qual das duas espécies possui o maior teor de \text{P} em massa? Justifique a sua resposta mostrando os cálculos.

b) Apresente, na tabela da folha de repostas, a equação da reação global balanceada para a produção de ácido fosfórico a partir do \text{P}_4 e o número de oxidação do fósforo no reagente e no produto.

c) Um volume de 10\text{ mL} de um refrigerante previamente desgaseificado foi adicionado em um balão volumétrico de 50\text{ mL}, que foi completado com água destilada. Essa solução foi analisada e obteve-se uma concentração de 0{,}2\text{ g/L} de ácido fosfórico. Considerando que o valor máximo de ácido fosfórico permitido em refrigerantes é de 0{,}07\text{ g} para cada 100\text{ mL}, a concentração de ácido fosfórico nesse refrigerante encontra-se dentro do limite permitido pela legislação? Justifique a sua resposta mostrando os cálculos.