PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 8 (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 as seguintes equações termoquímicas, envolvendo substâncias hipotéticas e suas respectivas variações de entalpia, em \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}, a 25\ ^\circ\text{C}:
a) Apresente todas as equações termoquímicas balanceadas utilizadas para obter o valor numérico do calor de formação do composto A, formado por meio da reação representada pela seguinte equação química:
I + T \rightarrow A.
b) Calcule o valor numérico do calor de formação (\Delta\text{H}) do composto A.
c) Dado que o valor da variação da energia de Gibbs da reação I + T \rightarrow A é 994{,}45\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}, calcule o valor numérico da variação da entropia em \text{kJ}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}.
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Resolução comentada
a) A reação-alvo é \text{I + T} \rightarrow \text{A}. Para obtê-la, aplico a lei de Hess: manipulo as equações dadas de modo que as espécies intermediárias se cancelem.
- \text{I} \rightarrow \text{G} + 3/2\,\text{H}, \Delta H = -45\ \text{kJ} (inverso de III, dividido por 2)
- \text{G} \rightarrow \text{C} + \text{F}, \Delta H = +200\ \text{kJ} (inverso de II)
- 3/2\,\text{H} + 3/2\,\text{F} \rightarrow 3/2\,\text{J}, \Delta H = +60\ \text{kJ} (inverso de VI, multiplicado por 3/2)
- 3/2\,\text{J} + \text{Y} \rightarrow \text{D} + 1/2\,\text{F}, \Delta H = +190\ \text{kJ} (IV como está)
- \text{C} + \text{D} \rightarrow \text{A} + \text{B}, \Delta H = -150\ \text{kJ} (inverso de I)
- \text{B} + \text{T} \rightarrow \text{Y}, \Delta H = -155\ \text{kJ} (V como está)
Ao somar, cancelam-se G, H, J, Y, C, D, B e F (os 3/2\,\text{F} à esquerda e \text{F} + 1/2\,\text{F} à direita). Sobra \text{I + T} \rightarrow \text{A}.
Equações usadas: III (invertida, ÷2), II (invertida), VI (invertida, ×3/2), IV, I (invertida) e V.
b) Somando as entalpias das seis etapas:
\Delta H = +100\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}
c) Uso \Delta G = \Delta H - T\Delta S, com T = 25\ ^\circ\text{C} = 298{,}15\ \text{K}:
\Delta S = -3{,}00\ \text{kJ}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Assuntos: Lei de Hess, entalpia de formação e energia de ligação, Entropia e energia livre de Gibbs.
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Fonte: ITA 2ª fase 2025 · Química. Prova oficial ↗