PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 2 (Química) da 2ª fase do ITA 2021
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 (\text{F}) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72
Definições
Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{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}\cdot\text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}
\text{EPH} = eletrodo padrão de hidrogênio
Massas Molares
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | Ca | 20 | 40,08 |
| C | 6 | 12,01 | Cr | 24 | 52,00 |
| N | 7 | 14,01 | Fe | 26 | 55,85 |
| O | 8 | 16,00 | Ni | 28 | 58,69 |
| Na | 11 | 22,99 | Cu | 29 | 63,55 |
| Mg | 12 | 24,31 | Ga | 31 | 69,72 |
| Al | 13 | 26,98 | Ag | 47 | 107,87 |
| Cl | 17 | 35,45 | Au | 79 | 196,97 |
| S | 16 | 32,06 | Pb | 82 | 207,19 |
| K | 19 | 39,10 |
Três regiões industrializadas apresentaram as seguintes concentrações (em partes por milhão em volume) de óxidos gasosos em suas atmosferas:
| Região | Gás(es) presente(s) | Concentração (\text{ppm}_\text{v}) |
|---|---|---|
| R | \ce{CO2} | 5{,}00 \times 10^2 |
| S | \ce{NO2} | 4{,}00 |
| \ce{NO} | 1{,}45 \times 10^1 | |
| T | \ce{SO2} | 2{,}00 \times 10^3 |
Sabe-se que a chuva ácida se refere à água da chuva com \text{pH} menor que 5,6 (equivale a [\ce{H+}] > 2{,}5{\times}10^{-6}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}). Considere a pressão atmosférica igual a 1 atm e a formação apenas dos ácidos \ce{H2CO3}, \ce{HNO2} e \ce{H2SO3} na dissolução dos gases.
a) Determine a concentração molar de \ce{H+} esperada para a água da chuva em cada uma das regiões.
b) Organize as regiões em ordem crescente de \text{pH} esperado da água da chuva.
c) Qual(is) região(ões) pode(m) sofrer os efeitos negativos de uma chuva ácida?
Dados eventualmente necessários: \text{K}_\text{H} = constante da lei de Henry, \text{K}_\text{a} = constante de ionização da espécie ácida A formada na solubilização do gás X.
| Substância X | \mathbf{K}_\mathbf{H} (\text{mol}\cdot\text{atm}^{-1}\cdot\text{L}^{-1}) | \mathbf{K}_\mathbf{a1} | \mathbf{K}_\mathbf{a2} |
|---|---|---|---|
| \ce{X(g) <=> X(aq)} | \ce{HA(aq) <=> H+(aq) + A-(aq)} | \ce{HA-(aq) <=> H+(aq) + A^{2-}(aq)} | |
| \ce{CO2} | 0,04 | 4{,}5 \times 10^{-7} | 4{,}7 \times 10^{-11} |
| \ce{NO2} | 0,01 | 7{,}0 \times 10^{-4} | —————— |
| \ce{NO} | 0,002 | ||
| \ce{SO2} | 0,04 | 1{,}2 \times 10^{-2} | 6{,}6 \times 10^{-8} |
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Fonte: ITA 2ª fase 2021 · Química. Prova oficial ↗