PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 10 (Química) da 2ª fase do ITA 2025
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 |
Considere uma célula eletrolítica constituída por duas placas de platina imersas numa solução aquosa 1\text{ mol}\boldsymbol{\text{·}}\text{L}^{-1} em ácido clorídrico. Uma das placas foi recoberta por cloreto de prata e conectada ao polo negativo de uma fonte de tensão. Após as devidas conexões, foi aplicada uma corrente elétrica contínua de 1{,}5\text{ A} durante 10{,}72\text{ min}.
Com base nas informações fornecidas e considerando-se que não há formação de gases no catodo, responda às seguintes questões:
a) Apresente as semiequações químicas que representam as semirreações que ocorreram no anodo e no catodo e indique a polaridade dos eletrodos.
b) Apresente a equação química que representa a reação global.
c) Determine o valor numérico da variação de massa do catodo e do anodo.
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Resolução comentada
a) A placa recoberta com AgCl está ligada ao polo negativo da fonte, então ela é o catodo (polo −), onde ocorre redução. O AgCl sólido é reduzido a prata metálica e libera íons cloreto para a solução:
A outra placa, de platina, está no polo positivo e é o anodo (+), onde ocorre oxidação. A platina é inerte, e o enunciado diz que não há gás no catodo, o que indica que o gás se forma no anodo. Na solução de HCl 1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}, o íon que se oxida é o cloreto, formando cloro gasoso:
Catodo: polo negativo, redução do AgCl; anodo: polo positivo, oxidação do \ce{Cl^-} a \ce{Cl2}.
b) Multiplicamos a semirreação do catodo por 2 para igualar os elétrons e somamos com a do anodo. Os \ce{Cl^-} liberados no catodo e os consumidos no anodo se cancelam, e a concentração de HCl não muda:
Reação global: \ce{2AgCl(s) -> 2Ag(s) + Cl2(g)}.
c) Primeiro calculamos a carga e a quantidade de elétrons:
- t = 10{,}72\ \text{min} = 643{,}2\ \text{s}
- Q = i\,t = 1{,}5 \times 643{,}2 = 964{,}8\ \text{C}
- n_{e^-} = \dfrac{964{,}8}{9{,}65\times10^4} = 1{,}0\times10^{-2}\ \text{mol}
Catodo: cada mol de elétrons converte 1 mol de AgCl em 1 mol de Ag. O sólido perde o cloro, que vai para a solução como \ce{Cl^-}. A variação de massa é, portanto, a massa de Cl perdida:
(Conferindo: 0{,}010\times(143{,}32 - 107{,}87) = 0{,}3545\ \text{g}.)
Anodo: a platina é inerte e o \ce{Cl2} formado escapa como gás, então nada se deposita sobre a placa e sua massa não varia.
Catodo: diminui cerca de 0{,}35\ \text{g} (\Delta m \approx -0{,}354\ \text{g}); anodo: \Delta m = 0.
Assunto: Eletrólise.
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Fonte: ITA 2ª fase 2025 · Química. Prova oficial ↗