PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 2 (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 a seguinte reação química, em que A, B e C são espécies químicas hipotéticas:
No início, o sistema contém 1,0 mol de \ce{B(g)}. Após atingir o equilíbrio, é adicionada uma quantidade “y” de \ce{B(g)} no sistema, fazendo com que se atinja um novo equilíbrio em que as concentrações de \ce{B(g)} e \ce{C(g)} são iguais. Considere que o volume do sistema é constante e igual a 1 L.
A partir das informações fornecidas, determine os seguintes valores numéricos:
a) concentração, em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}, de \ce{B(g)} e \ce{C(g)} no primeiro equilíbrio;
b) número de mols dessa quantidade “y” adicionada;
c) concentração, em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}, de \ce{B(g)} e \ce{C(g)} no segundo equilíbrio.
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Resolução comentada
a) Como A é sólido, ele não entra na expressão de K_c:
Seja x o quanto de B reage. No primeiro equilíbrio, [\ce{B}]=1{,}0-x e [\ce{C}]=2x, pois a proporção é 1 B para 2 C.
- \dfrac{(2x)^2}{1-x}=2
- 4x^2=2-2x \Rightarrow 2x^2+x-1=0
- x=\dfrac{-1+3}{4}=0{,}5 (a raiz negativa não tem sentido físico)
Conferindo: \dfrac{1{,}0^2}{0{,}5}=2{,}0.
[\ce{B}]=0{,}5\ \text{mol/L} e [\ce{C}]=1{,}0\ \text{mol/L}
c) No segundo equilíbrio, [\ce{B}]=[\ce{C}]=c. Substituindo na expressão de K_c:
A temperatura é a mesma, então K_c não muda.
[\ce{B}]=[\ce{C}]=2{,}0\ \text{mol/L}
b) Logo após a adição, [\ce{B}]=0{,}5+y e [\ce{C}]=1{,}0. O sistema está fora do equilíbrio e, como Q<K_c, desloca-se para a direita: reagem z mol/L de B e formam-se 2z mol/L de C.
- Para C: 1{,}0+2z=2{,}0 \Rightarrow z=0{,}5.
- Para B: 0{,}5+y-z=2{,}0 \Rightarrow y-0{,}5=1{,}5-0{,}5+0{,}5, isto é, y=2{,}0-0{,}5+0{,}5=2{,}0.
Conferindo: \dfrac{2^2}{2}=2. Isso supõe que há A sólido suficiente (ao todo são consumidos 1,0 mol de A).
y=2{,}0\ \text{mol}
Assunto: Constante de equilíbrio (Kc e Kp).
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Fonte: ITA 2ª fase 2025 · Química. Prova oficial ↗