PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 8 (Química) da 2ª fase do ITA 2020
Texto-base das questões 01 a 10 · Química
AS QUESTÕES NUMÉRICAS DEVEM SER DESENVOLVIDAS SEQUENCIALMENTE ATÉ O FINAL.
Constantes
Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m s}^{-2}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \times 10^{-34}\text{ m}^2\text{ kg s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\text{ m s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72
Definições
Pressão: 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\text{ N m}^{-2} = 1{,}01325\text{ bar}
Energia: 1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg m}^2\text{ s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\text{ eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0^\circ\text{ C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25^\circ\text{ C} e 1\text{ atm}
Condições padrão: 1\text{ bar}; concentração das soluções = 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
u.m.a. = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie química \text{X} em \text{mol L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3\log \text{X}
Massas Molares
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | S | 16 | 32,06 |
| C | 6 | 12,01 | K | 19 | 39,10 |
| N | 7 | 14,01 | Cr | 24 | 52,00 |
| O | 8 | 16,00 | Fe | 26 | 55,85 |
| Na | 11 | 22,99 | Zn | 30 | 65,38 |
| Cl | 17 | 35,45 | I | 53 | 126,90 |
Dicromato de potássio, enxofre e água reagem produzindo hidróxido de potássio, óxido de cromo III e dióxido de enxofre. Para oxidar 96 g de enxofre, são utilizados 50% de dicromato de potássio em excesso. Sabendo que o rendimento da reação é de 80%, determine:
a) a equação balanceada da reação química;
b) a massa de dicromato de potássio utilizada;
c) a massa de dióxido de enxofre produzida.
Reportar erro na questão
Resolução comentada
a) Primeiro identifique as variações de Nox:
- Cr: +6 \to +3 (redução). Cada \ce{Cr} ganha 3 elétrons, então cada \ce{K2Cr2O7} ganha 2\times 3 = 6.
- S: 0 \to +4 (oxidação). Cada \ce{S} perde 4 elétrons.
O mínimo múltiplo comum entre 6 e 4 é 12. Logo são necessários 2 \ce{K2Cr2O7} (12 elétrons ganhos) e 3 \ce{S} (12 elétrons perdidos). Os demais coeficientes saem por tentativa:
Conferência do oxigênio: à esquerda, 14+2=16; à direita, 4+6+6=16. Os demais elementos também estão balanceados.
Equação balanceada: 2\,\ce{K2Cr2O7} + 3\,\ce{S} + 2\,\ce{H2O} \to 4\,\ce{KOH} + 2\,\ce{Cr2O3} + 3\,\ce{SO2}
b) Quantidade de enxofre:
Pela proporção 2\,\ce{K2Cr2O7} : 3\,\ce{S}, a quantidade estequiométrica de dicromato é
Massa molar do dicromato: 2(39{,}10)+2(52{,}00)+7(16{,}00)=294{,}20\ \text{g/mol}.
Massa estequiométrica: 2{,}0 \times 294{,}20 = 588{,}4\ \text{g}.
Como se usa 50% de excesso, a massa utilizada é
O rendimento não altera a massa de reagente usada, apenas a de produto.
Massa de \ce{K2Cr2O7} utilizada \approx 8{,}8\times10^{2} g (cerca de 883 g).
c) O enxofre é o reagente limitante, pois o dicromato está em excesso. Pela equação, 3\,\ce{S} \to 3\,\ce{SO2}, ou seja, 1 : 1. Com rendimento de 100% teríamos 3,0 mol de \ce{SO2}. Com 80%:
Massa molar do \ce{SO2}: 32{,}06 + 2(16{,}00) = 64{,}06\ \text{g/mol}.
Massa de \ce{SO2} produzida \approx 1{,}5\times10^{2} g (cerca de 154 g).
Assuntos: Reagente limitante, pureza e rendimento, Reações de oxirredução e balanceamento redox.
Reportar erro na resolução
Ver como caiu na prova
Fonte: ITA 2ª fase 2020 · Química. Prova oficial ↗