Questão 64 (1º exame) da FUVEST 1999

Question

– Foram realizados quatro experimentos. Cada um deles consistiu na adição de solução aquosa de ácido sulfúrico de concentração 1\ \text{mol/L} a certa massa de ferro. A 25^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}, mediram-se os volumes de hidrogênio desprendido em função do tempo. No final de cada experimento, sempre sobrou ferro que não reagiu. A tabela mostra o tipo de ferro usado em cada experimento, a temperatura e o volume da solução de ácido sulfúrico usado. O gráfico mostra os resultados.

Experimento	Material	Temperatura/ ^\circ\text{C}	Volume da solução de \ce{H2SO4}/mL
A	pregos	60	50
B	limalha	60	50
C	limalha	60	80
D	limalha	40	80

Gráfico de volume de hidrogênio em função do tempo apresentando quatro curvas numeradas de 1 a 4 a partir da origem. As curvas 1 e 2 estabilizam em um mesmo patamar superior, com a curva 1 tendo inclinação inicial maior que a 2. As curvas 3 e 4 estabilizam em um mesmo patamar inferior, com a curva 3 tendo inclinação inicial maior que a 4.

As curvas de 1 a 4 correspondem, respectivamente, aos experimentos

A

1 2 3 4

D C A B
B

1 2 3 4

D C B A
C

1 2 3 4

B A C D
D

1 2 3 4

C D A B
E

1 2 3 4

C D B A

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 64 (1º exame) da FUVEST 1999

1º exame · Química: Velocidade de reação e fatores que a alteram

– Foram realizados quatro experimentos. Cada um deles consistiu na adição de solução aquosa de ácido sulfúrico de concentração 1\ \text{mol/L} a certa massa de ferro. A 25^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}, mediram-se os volumes de hidrogênio desprendido em função do tempo. No final de cada experimento, sempre sobrou ferro que não reagiu. A tabela mostra o tipo de ferro usado em cada experimento, a temperatura e o volume da solução de ácido sulfúrico usado. O gráfico mostra os resultados.

Experimento	Material	Temperatura/ ^\circ\text{C}	Volume da solução de \ce{H2SO4}/mL
A	pregos	60	50
B	limalha	60	50
C	limalha	60	80
D	limalha	40	80

Gráfico de volume de hidrogênio em função do tempo apresentando quatro curvas numeradas de 1 a 4 a partir da origem. As curvas 1 e 2 estabilizam em um mesmo patamar superior, com a curva 1 tendo inclinação inicial maior que a 2. As curvas 3 e 4 estabilizam em um mesmo patamar inferior, com a curva 3 tendo inclinação inicial maior que a 4.

As curvas de 1 a 4 correspondem, respectivamente, aos experimentos

A

1 2 3 4

D C A B
B

1 2 3 4

D C B A
C

1 2 3 4

B A C D
D

1 2 3 4

C D A B
E

1 2 3 4

C D B A

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Como sempre sobra ferro, o reagente limitante é o \ce{H2SO4}. Então o volume final de \ce{H2} depende só da quantidade de ácido:

\ce{Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2}

Experimentos com 80\ \text{mL} (C e D): n = 1 \cdot 0{,}08 = 0{,}08\ \text{mol} de ácido, logo 0{,}08\ \text{mol} de \ce{H2}.
Experimentos com 50\ \text{mL} (A e B): n = 0{,}05\ \text{mol}, logo 0{,}05\ \text{mol} de \ce{H2}.

Portanto o patamar superior (curvas 1 e 2) corresponde a C e D, e o inferior (curvas 3 e 4) corresponde a A e B.

Agora a velocidade, que é a inclinação inicial:

Entre C e D, a única diferença é a temperatura. Temperatura maior aumenta a velocidade, então C (60^\circ\text{C}) é mais rápido que D (40^\circ\text{C}). Curva 1 = C e curva 2 = D.
Entre A e B, a temperatura é a mesma, mas a limalha tem maior superfície de contato que os pregos, então B reage mais rápido. Curva 3 = B e curva 4 = A.

Sequência das curvas 1, 2, 3, 4: C, D, B, A.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

AAssocia o patamar alto a D e C na ordem errada, e inverte também A e B; o fator de rapidez não foi aplicado corretamente.
BColoca D como mais rápido que C, ignorando que a temperatura maior (C) acelera a reação.
CAtribui o patamar superior a A e B, que têm menos ácido (50 mL) e produzem menos hidrogênio.
DAcerta os patamares e a ordem C > D, mas inverte A e B: pregos têm menor superfície de contato e reagem mais devagar que a limalha.

Assuntos: Velocidade de reação e fatores que a alteram, Cálculo estequiométrico.

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Fonte: FUVEST 1999 · 1º exame. Prova oficial ↗