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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 1 (Química) da 2ª fase do ITA 2025

Química · Química: Fórmulas mínima, molecular e percentual

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 (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 (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \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 (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 (e) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\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 ambiente: 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) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias. u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie química X em \text{mol}\ \text{L}^{-1}

\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}

\log 2 = 0{,}301

\ln 2 = 0{,}693. \ln 3 = 1{,}099. \ln 5 = 1{,}609

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 Cr 24 52,00
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Nb 41 92,91
O 8 16,00 Ag 47 107,87
Na 11 22,99 Pt 78 195,08
S 16 32,06 Hg 80 200,59
\text{C}\ell 17 35,45 Bi 83 208,98

Uma substância orgânica X é constituída de 18{,}06 \times 10^{23} átomos de carbono, 36{,}12 \times 10^{23} átomos de hidrogênio e 6{,}02 \times 10^{23} átomos de oxigênio. Sabendo-se que 0{,}174\text{ g} dessa substância X contém 18{,}06 \times 10^{20} moléculas, responda às seguintes questões:

a) Escreva a fórmula empírica de X.

b) Escreva a fórmula molecular de X.

c) Desenhe as fórmulas estruturais de, no mínimo, 6 isômeros de X.

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Resolução comentada

a) Como 6{,}02\times10^{23} é 1 mol de átomos, os dados do enunciado correspondem a:

  • C: 18{,}06\times10^{23}/6{,}02\times10^{23} = 3 mol
  • H: 36{,}12\times10^{23}/6{,}02\times10^{23} = 6 mol
  • O: 6{,}02\times10^{23}/6{,}02\times10^{23} = 1 mol

A proporção é 3:6:1, que já está nos menores inteiros. A fórmula empírica é \ce{C3H6O}.

\ce{C3H6O}

b) Primeiro calculo a quantidade de matéria de moléculas em 0{,}174\ \text{g}:

n=\frac{18{,}06\times10^{20}}{6{,}02\times10^{23}}=3{,}0\times10^{-3}\ \text{mol}

A massa molar é então:

M=\frac{0{,}174\ \text{g}}{3{,}0\times10^{-3}\ \text{mol}}=58\ \text{g/mol}

A massa da fórmula empírica é 3(12{,}01)+6(1{,}01)+16{,}00 = 58{,}09\ \text{g/mol}. Como a razão M/M_{\text{empírica}}\approx 1, a fórmula molecular coincide com a empírica: \ce{C3H6O}.

\ce{C3H6O}

c) Para \ce{C3H6O}, o grau de insaturação é \frac{2\cdot3+2-6}{2}=1. Cada isômero precisa ter uma ligação dupla (C=C ou C=O) ou um anel. Seis isômeros possíveis, com fórmula estrutural condensada:

  1. Propanal (aldeído): \ce{CH3-CH2-CHO}
  2. Propanona (cetona): \ce{CH3-CO-CH3}
  3. Prop-2-en-1-ol (álcool alílico): \ce{CH2=CH-CH2-OH}
  4. Metoxieteno (éter): \ce{CH2=CH-O-CH3}
  5. Ciclopropanol (anel de 3 carbonos com um \ce{-OH}): \ce{CH2-CH2-CH-OH} fechado em ciclo, ou seja, \ce{CH(OH)} ligado a dois \ce{CH2} que se ligam entre si
  6. Oxetano (éter cíclico, anel de 4 membros com 3 \ce{CH2} e um O): \ce{CH2-CH2-CH2-O} fechado em ciclo

Outros isômeros também aceitos: metiloxirano (epóxi-propano) e os enóis prop-1-en-1-ol e prop-2-en-2-ol (prop-1-en-2-ol).

Exemplos: propanal, propanona, álcool alílico, metoxieteno, ciclopropanol e oxetano.

Assuntos: Fórmulas mínima, molecular e percentual, Isomeria plana.

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Fonte: ITA 2ª fase 2025 · Química. Prova oficial ↗