PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 3 (Química) da 2ª fase do ITA 2026
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}\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 (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\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 (\text{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 (\text{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}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\cdot\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}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{conc}) = \text{concentrado}. (\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}. \text{u.m.a.} = \text{unidade de massa atômica}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}.
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 | Ca | 20 | 40,08 |
| B | 5 | 10,80 | Cr | 24 | 52,00 |
| C | 6 | 12,01 | Fe | 26 | 55,85 |
| N | 7 | 14,01 | Ni | 28 | 58,69 |
| O | 8 | 16,00 | Cu | 29 | 63,55 |
| F | 9 | 19,00 | Nb | 41 | 92,91 |
| Na | 11 | 22,99 | Ag | 47 | 107,87 |
| Si | 14 | 28,09 | Pt | 78 | 195,08 |
| S | 16 | 32,06 | Au | 79 | 196,97 |
| \text{C}\ell | 17 | 35,45 | Hg | 80 | 200,59 |
| K | 19 | 39,10 | Bi | 83 | 208,98 |
Uma solução aquosa a 100\ ^\circ\text{C} recebe energia na forma de calor a partir de uma fonte com potência igual a 540\ \text{cal}\cdot\text{s}^{-1}. A solução possui um volume inicial de 1\ \text{L} e contém 2\cdot 10^{-3}\ \text{mol} de uma substância \ce{A+} e 1\cdot 10^{-3}\ \text{mol} de uma substância \ce{B-}. Essas substâncias podem formar um sólido de acordo com a reação
Considerações: i) as substâncias A e B têm volume desprezível na solução; ii) a ebulição ocorre nas condições padrão; iii) efeitos coligativos são desprezíveis; e iv) toda a energia é utilizada para a ebulição da água.
Forneça os seguintes valores numéricos:
a) tempo esperado, em segundos, para que o sólido comece a ser formado na solução;
b) concentrações de \ce{A+} e \ce{B-} quando o volume da solução se reduz à metade do valor correspondente ao do início da precipitação.
Dados:
\text{K}_{\text{PS}}(\ce{AB}) = 1\cdot 10^{-5}; \Delta\text{H}^\circ_{\text{ebulição}}(\ce{H2O}) = 540\ \text{cal}\cdot\text{g}^{-1}; massa específica da água (\rho) = 1\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}
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Resolução comentada
a) O sólido começa a se formar quando o produto das concentrações iguala o K_{PS}. A água que evapora concentra a solução, pois as quantidades de A^+ e B^- ficam constantes.
No início, [\ce{A+}]=2\cdot10^{-3} e [\ce{B-}]=1\cdot10^{-3}\ \text{mol/L}. Então Q=2\cdot10^{-6}<K_{PS}, e não há precipitado.
Com o volume V (em L), a condição de início de precipitação é:
Volume evaporado: 1-0{,}448=0{,}552\ \text{L}, ou seja, 552\ \text{g} de água (pois \rho=1\ \text{g/mL}).
Energia necessária: 552\ \text{g}\times540\ \text{cal/g}. Com a fonte de 540\ \text{cal/s} e toda a energia usada na ebulição:
t ≈ 552 s
b) O volume do início da precipitação é 0{,}448\ \text{L}. Metade desse valor dá V=0{,}224\ \text{L}, e então V^2=0{,}05.
Agora já há precipitado, e a solução está saturada: [\ce{A+}][\ce{B-}]=10^{-5}. Seja x o número de mols de AB(s) formado:
Como x<1\cdot10^{-3} (limitado pelo B^-), tomamos o sinal negativo: x\approx6{,}35\cdot10^{-4}\ \text{mol}.
Mols restantes em solução:
- n_{\ce{A+}}=2\cdot10^{-3}-6{,}35\cdot10^{-4}=1{,}365\cdot10^{-3}\ \text{mol}
- n_{\ce{B-}}=1\cdot10^{-3}-6{,}35\cdot10^{-4}=3{,}65\cdot10^{-4}\ \text{mol}
Dividindo por 0{,}224\ \text{L}:
Conferência: 6{,}1\cdot10^{-3}\times1{,}6\cdot10^{-3}\approx1\cdot10^{-5}=K_{PS}.
[\ce{A+}]\approx6{,}1\cdot10^{-3}\ \text{mol/L} e [\ce{B-}]\approx1{,}6\cdot10^{-3}\ \text{mol/L}
Assunto: Produto de solubilidade (Kps).
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Fonte: ITA 2ª fase 2026 · Química. Prova oficial ↗