PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 1 (Química) da 2ª fase do IME 2020
Texto-base das questões 01 a 10 · Química
CADERNO DE QUESTÕES
2019 / 2020
Folha de dados
Informações de Tabela Periódica:
| Elemento | H | C | N | O | F | Mg | Al | Cl | K | Ca | Fe | Cu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Massa atômica (u) | 1,00 | 12,0 | 14,0 | 16,0 | 19,0 | 24,0 | 27,0 | 35,5 | 39,0 | 40,0 | 56,0 | 63,5 |
| Número atômico | 1 | 6 | 7 | 8 | 9 | 12 | 13 | 17 | 19 | 20 | 26 | 29 |
Constantes:
Constante de Faraday: 1\text{ F} = 96500\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}
Número de Avogadro: 6{,}02 \times 10^{23}
Constante Universal dos Gases = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 62{,}3\text{ mmHg}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}
\ln 2 = 0{,}693 \qquad \ln 3 = 1{,}1 \qquad \text{e} = 2{,}72
Equação de Nernst: E = E^o - \dfrac{0{,}059}{n}\log Q
Conversão: \text{T(K)} = \text{t}(^\circ\text{C}) + 273
Calcule a variação de entalpia (em J) no processo de decomposição de 600 mg de nitroglicerina (\ce{C3H5N3O9}) que produz nitrogênio, dióxido de carbono e oxigênio gasosos, além de água líquida.
Dados:
\Delta\text{H}^0_\text{f}\ (\ce{C3H5N3O9}(\ell)) = - 354\ \text{kJ/mol};
\Delta\text{H}^0_\text{f}\ (\ce{H2O}(\ell)) = - 286\ \text{kJ/mol};
\Delta\text{H}^0_\text{f}\ (\ce{CO2}(\text{g})) = - 394\ \text{kJ/mol}.
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Resolução comentada
a)
Primeiro, escreva a equação balanceada. Na decomposição da nitroglicerina, os produtos são \ce{N2}, \ce{CO2}, \ce{O2} (gases) e \ce{H2O} (líquida):
As entalpias de formação de \ce{N2} e \ce{O2} são nulas, pois são substâncias simples no estado padrão.
-
Variação de entalpia da equação (4 mol de nitroglicerina):
\Delta H = \sum \Delta H_f(\text{produtos}) - \sum \Delta H_f(\text{reagentes})
\Delta H = [12(-394) + 10(-286)] - [4(-354)] = -4728 - 2860 + 1416 = -6172\ \text{kJ} -
Por mol de nitroglicerina:
\Delta H = \frac{-6172}{4} = -1543\ \text{kJ/mol} -
Massa molar de \ce{C3H5N3O9}: 3(12) + 5(1) + 3(14) + 9(16) = 227\ \text{g/mol}.
-
Quantidade de matéria em 600 mg:
n = \frac{0{,}600}{227} \approx 2{,}64\times10^{-3}\ \text{mol} -
Entalpia do processo:
\Delta H = -1543 \times 2{,}64\times10^{-3} \approx -4{,}08\ \text{kJ}
O sinal negativo indica processo exotérmico. Em joules:
\Delta H \approx -4{,}08\times10^{3}\ \text{J} (cerca de -4080\ \text{J})
Assuntos: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação, Cálculo estequiométrico.
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Fonte: IME 2ª fase 2020 · Química. Prova oficial ↗