PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 7 (Química) da 2ª fase do ITA 2024
Texto-base das questões 01 a 10 · Química
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}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\ \text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\ \text{s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72
Definições
Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \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}, equivalente a um volume de um gás ideal de 22{,}4\ \text{L}.
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\ \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) = gasoso. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie \text{X} em \text{mol}\ \text{L}^{-1}.
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}
\log 2 = 0{,}30
\text{EPH} = eletrodo padrão de hidrogênio
Massas Molares
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | K | 19 | 39,10 |
| B | 5 | 10,81 | Zn | 30 | 65,38 |
| C | 6 | 12,01 | Se | 34 | 78,96 |
| N | 7 | 14,01 | Nb | 41 | 92,91 |
| O | 8 | 16,00 | Ag | 47 | 107,87 |
| Na | 11 | 22,99 | Te | 52 | 127,60 |
| S | 16 | 32,06 | Po | 84 | 209,00 |
| Cl | 17 | 35,45 |
Uma solução foi preparada por meio da dissolução de 1{,}330\text{ g} de uma mistura de \ce{NaCl(s)} e \ce{KCl(s)} em água. A essa solução, foram adicionados 10\text{ mL} de uma solução 4{,}0\text{ mol.L}^{-1} em \ce{AgNO3} para precipitar todo cloreto na amostra. Posteriormente, o sólido foi removido e uma placa de zinco foi adicionada à solução sobrenadante. Após um tempo suficiente para a reação completa, verificou-se uma variação de massa de 1{,}506\text{ g} na placa de zinco. Com base nessas informações, determine as quantidades, em mol, de:
a) zinco consumido na placa;
b) cloreto na solução inicial;
c) \ce{NaCl(s)} e \ce{KCl(s)} na mistura inicial.
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Resolução comentada
a) Os \ce{Ag+} que sobraram após a precipitação do cloreto reagem com o zinco da placa:
Para cada mol de Zn que se dissolve, a placa perde 65{,}38\ \text{g} e ganha 2 \times 107{,}87 = 215{,}74\ \text{g} de prata. O ganho líquido é 215{,}74 - 65{,}38 = 150{,}36\ \text{g} por mol de Zn consumido.
Zinco consumido: \approx 1{,}00\times10^{-2} mol.
b) A quantidade total de \ce{Ag+} adicionada é n = 4{,}0 \times 0{,}010 = 0{,}040\ \text{mol}.
O zinco consumiu 2 \times 0{,}0100 = 0{,}020\ \text{mol} de \ce{Ag+}. Esse \ce{Ag+} estava em excesso, ou seja, não reagiu com o cloreto.
O \ce{Ag+} que precipitou como \ce{AgCl} foi 0{,}040 - 0{,}020 = 0{,}020\ \text{mol}. A proporção é 1:1, então:
Cloreto na solução inicial: 2{,}0\times10^{-2} mol.
c) Sejam x = n_{\ce{NaCl}} e y = n_{\ce{KCl}}. As massas molares são 58{,}44 e 74{,}55\ \text{g/mol}. O sistema é:
- x + y = 0{,}020
- 58{,}44x + 74{,}55y = 1{,}330
Substituindo x = 0{,}020 - y na segunda equação:
Logo x = 0{,}010\ \text{mol}.
Verificação: 0{,}010 \times 58{,}44 + 0{,}010 \times 74{,}55 = 1{,}330\ \text{g}.
n_{\ce{NaCl}} = 1{,}0\times10^{-2} mol e n_{\ce{KCl}} = 1{,}0\times10^{-2} mol.
Assuntos: Cálculo estequiométrico, Tipos de reações inorgânicas.
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Fonte: ITA 2ª fase 2024 · Química. Prova oficial ↗